JP2017508097A - Axial piston device - Google Patents

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Abstract

アキシャルピストン装置は、ポンプとして作動でき、自動調心回転弁を含む。ピストン装置は、シャフト及び回転弁を囲繞する静止ハウジングを含む。回転弁及びシャフトは、相互に結合される。回転すると、回転弁はポンプ内のモーメント及び力を排除する結果として自動調心する。本発明のポンプはピストン装置である。弁は弁穴内に在り、弁穴はマニホルドの一部である。シャフトはマニホルド内に在り、シャフトはその遠位端で回転弁の平面状表面に取り付けられる。シャフトは第1回転軸を有し、回転弁は第2回転軸を有する。ポンプの作動時に、第1軸はしばしば第2軸からオフセットする。ポンプは、往復ピストンを持つ斜板を介して作動し、その間ハウジングは静止したままである。The axial piston device can operate as a pump and includes a self-aligning rotary valve. The piston device includes a stationary housing that surrounds the shaft and the rotary valve. The rotary valve and the shaft are coupled to each other. As it rotates, the rotary valve self-aligns as a result of eliminating moments and forces in the pump. The pump of the present invention is a piston device. The valve is in the valve hole, which is part of the manifold. The shaft is in the manifold, and the shaft is attached at its distal end to the planar surface of the rotary valve. The shaft has a first rotation axis, and the rotary valve has a second rotation axis. During pump operation, the first axis is often offset from the second axis. The pump operates via a swash plate with a reciprocating piston, while the housing remains stationary.

Description

本出願は、2014年2月7日に提出された米国特許仮出願第61/937166号及び2014年12月17日に提出された米国特許仮出願第62/093146号(その内容は参照により本明細書に組み込まれる)に関連し、その利益を請求する。   No. 61/937166 filed on Feb. 7, 2014 and U.S. Provisional Application No. 62/093146 filed on Dec. 17, 2014, the contents of which are hereby incorporated by reference. Claim its benefit in relation to (incorporated in the description).

本開示は、流体力特にアキシャルピストン装置を介する流体の変位に関する。   The present disclosure relates to fluid forces, particularly fluid displacement through an axial piston device.

アキシャルピストン技術は、典型的には非回転シリンダブロック及び回転シリンダブロック装置(例えば回転シリンダブロック型液圧ポンプ/モーター、一般には「回転群(rotating group)」と呼ばれる)において具体化される。従来の非回転シリンダブロックポンプを図1に示し、回転シリンダブロックポンプを図2に示す。   Axial piston technology is typically embodied in non-rotating cylinder blocks and rotating cylinder block devices (eg, rotating cylinder block hydraulic pumps / motors, commonly referred to as “rotating groups”). A conventional non-rotating cylinder block pump is shown in FIG. 1, and a rotating cylinder block pump is shown in FIG.

非回転シリンダブロックにおいては、ポンプのシャフト及び斜板にかかる力に問題がある。これらの力は、軸受で支えなければならない。残念ながら、ポンプのシャフト及び斜板に作用する力は平衡化されない。点検しないでいると、力の不平衡は急速なポンプの摩耗を生じる可能性がある。非回転シリンダブロックの不平衡荷重を処理するためには大きい軸受が必要なので、ポンプは、大きい軸受を収容するために非常に大きくなければならない。   In the non-rotating cylinder block, there is a problem with the force applied to the pump shaft and the swash plate. These forces must be supported by bearings. Unfortunately, the forces acting on the pump shaft and swashplate are not balanced. If not checked, force imbalances can result in rapid pump wear. Since large bearings are required to handle the unbalanced load of the non-rotating cylinder block, the pump must be very large to accommodate the large bearings.

非回転シリンダブロックにおいてはバランスしない力のほとんどをシリンダブロックが吸収するので、これらの問題は回転シリンダブロックには存在しない。従って、回転シリンダ装置は、非回転シリンダブロックの設計よりずっと小型にできる。回転シリンダブロックの設計は、大きい回転慣性質量(慣性モーメント)を持つと言う点で固有の欠点を有する。これは、特に回転速度が変化する時、パワー損失の増大として現れる。この技術で構成された装置は、回転シリンダブロックを収容するために付加的な構成部品を必要とする。これによって、以前の装置よりは小さいがそれでも望ましい物よりは大きくかつ重い装置を必要とする。これらの特性は、収納(packaging)及び効率にとって有害な要因である。   These problems do not exist in the rotating cylinder block because the cylinder block absorbs most of the unbalanced forces in the non-rotating cylinder block. Thus, the rotating cylinder device can be much smaller than the non-rotating cylinder block design. The design of the rotating cylinder block has an inherent drawback in that it has a large rotational inertial mass (moment of inertia). This manifests itself as an increase in power loss, especially when the rotational speed changes. Devices constructed with this technique require additional components to accommodate the rotating cylinder block. This requires a device that is smaller than the previous device but still larger and heavier than desired. These properties are detrimental to packaging and efficiency.

本発明のポンプは、非回転シリンダブロックを介して流体を取り入れ、いくつかの実施形態においては、回転弁を通過して流体を送る。回転弁は、シリンダブロック内で入口及び出口キャビティ並び複数のピストン穴と常に流体流通している。   The pump of the present invention draws fluid through a non-rotating cylinder block and, in some embodiments, passes the fluid through a rotating valve. The rotary valve is always in fluid communication with the inlet and outlet cavities and the plurality of piston holes in the cylinder block.

ポンプは、一般的に斜板に対する力とポンプ内における力を平衡化(balance)しながら、斜板の回転を許容することを特徴とする。ポンプ全体に流体を分散することによって、過剰に大きい軸受を必要とすることなく非回転シリンダブロックポンプにおける不平衡の力を平衡化する。本ポンプの実施形態は、二面斜板を含み、全斜板力の平衡化を可能にする。このポンプのサイズは、もはや作動時の回転要素軸受の存在によって制限されない。ポンプは、広範囲の作動条件に対処でき、高圧及び/又は高排出量ポンプ(high displacement pump)に使用されるときサイズ減少に関して大きな利点がある。先行技術のポンプの設計及び機能は、非常に大きい軸受を必要とすることによって制限されていたが、本発明の設計においてはこれは問題にならない。   Pumps are generally characterized by allowing rotation of the swash plate while balancing the force on the swash plate and the force within the pump. Distributing fluid throughout the pump balances the unbalanced forces in the non-rotating cylinder block pump without the need for excessively large bearings. Embodiments of the pump include a two-sided swash plate to allow for balance of the total swash plate force. The size of this pump is no longer limited by the presence of rotating element bearings in operation. The pump can handle a wide range of operating conditions and has great advantages in terms of size reduction when used in high pressure and / or high displacement pumps. Although the design and function of prior art pumps has been limited by the need for very large bearings, this is not a problem in the design of the present invention.

本発明の液圧ポンプの代表的実施形態は、シャフトの中に複数の通路を持つポンプである。回転弁及びシャフトの機能が単一の構成部品によって実施されるので、通路は、回転弁の必要性を排除する。液圧ポンプの1つの実施形態は、第1のセットの複数のスリッパシューに結合された第1面を有する斜板と、少なくとも1つの静止シリンダブロック内において自身の軸の周りで回転可能な自動調心シャフトと、を含む。自動調心シャフトは、流体を受け入れ、導き、排出する複数の通路を有する。自動調心シャフトは、ポンプの作動時に同心的に及び偏心的に回転可能である。シャフトの通路に対する流体圧力は、シャフトに対する力及び/又はモーメントを平衡化する。この圧力はシャフトの調心を助ける。   An exemplary embodiment of the hydraulic pump of the present invention is a pump having a plurality of passages in a shaft. The passage eliminates the need for a rotary valve, since the rotary valve and shaft functions are performed by a single component. One embodiment of the hydraulic pump includes a swash plate having a first surface coupled to a first set of slipper shoes and an automatic rotatable within at least one stationary cylinder block about its own axis. A aligning shaft. Self-aligning shafts have a plurality of passages for receiving, guiding and discharging fluid. The self-aligning shaft can be rotated concentrically and eccentrically during operation of the pump. Fluid pressure on the shaft passage balances forces and / or moments on the shaft. This pressure helps align the shaft.

斜板はシャフトに接続され、シャフトの軸に直交する軸の周りで傾斜するように構成される。斜板の傾斜は、液圧手段、機械的ドッグボーン組立体、電気手段、歯車装置などによって得られる。   The swash plate is connected to the shaft and is configured to tilt around an axis orthogonal to the axis of the shaft. The inclination of the swash plate is obtained by hydraulic means, mechanical dogbone assemblies, electrical means, gearing, and the like.

別の実施形態は、自動平衡化シャフトを有するポンプに関する。斜板は、相互に対向する第1及び第2の実質的に平面状の表面を有する。第1及び第2の複数のスリッパ組立体は、第1及び第2の平面状表面に結合される。シャフトの通路に対する流体圧力は、あらゆる方向の力を平衡化する。ハウジングは、シャフト、斜板及びスリッパ組立体を収容する。ハウジングは、ポンプに流体を受け入れるための少なくとも1つの入口と、ポンプから流体を排出するための少なくとも1つの出口とを有する。   Another embodiment relates to a pump having a self-balancing shaft. The swash plate has first and second substantially planar surfaces that face each other. First and second plurality of slipper assemblies are coupled to the first and second planar surfaces. The fluid pressure on the shaft passage balances forces in all directions. The housing houses the shaft, swash plate and slipper assembly. The housing has at least one inlet for receiving fluid into the pump and at least one outlet for discharging fluid from the pump.

液圧ポンプのシャフトは自動調心式である。代表的液圧ポンプは、少なくとも1つの静止1ピース型シリンダブロックと、静止シリンダブロック内で自身の軸の周りで回転可能なシャフトとを含む。液圧ポンプのこの実施形態は、第1及び第2の複数のピストンも含む。複数のピストンの各々はシリンダブロック内部に収容され、シャフトと同軸に弧状に配置される。複数のピストンは斜板の両側に在る。少なくとも1つの(又は第1の)シリンダブロックは、第1の複数のピストンを囲繞し、第2の静止シリンダブロックは第2の複数のピストンを囲繞する。   The shaft of the hydraulic pump is self-aligning. A typical hydraulic pump includes at least one stationary one-piece cylinder block and a shaft that is rotatable about its own axis within the stationary cylinder block. This embodiment of the hydraulic pump also includes a first and a second plurality of pistons. Each of the plurality of pistons is accommodated inside the cylinder block, and is arranged in an arc shape coaxially with the shaft. The plurality of pistons are on both sides of the swash plate. At least one (or first) cylinder block surrounds the first plurality of pistons and a second stationary cylinder block surrounds the second plurality of pistons.

斜板がピストンの往復を駆動することによって生じるポンプ全体を通過する流体の流れは、シャフトに対する力及び/又はモーメントを生成する。複数の通路は、シャフトに対するこの力及び/又はモーメントが平衡化されるようにシャフトに形成される。   The fluid flow through the entire pump caused by the swashplate driving the reciprocation of the piston generates forces and / or moments on the shaft. A plurality of passages are formed in the shaft so that this force and / or moment on the shaft is balanced.

ポンプは、液圧ポンプのシャフトがこれに一体化された弁を持ち、かつシャフトに沿った通路がシャフトを確実に調心させると言う最小限の機能以上を果たすように、構成できる。通路は、シャフトに沿った複数の有利な位置で流体の流れを受け入れ、導き、排出するためにも与えられる。言い換えると、シャフトを調心するために必要な最小数の通路に加えて、ポンプの必要な流体流量に基づいて通路をシャフトに追加できる。このように実施形態が構成された場合には、少なくとも1つの静止シリンダブロックと、シリンダブロック内に囲繞された弁とを含む。弁は、静止シリンダブロックを貫通するシャフトを含む。シャフトは、シャフトの長さに沿って複数の通路を有する。   The pump can be configured such that the hydraulic pump shaft has a valve integrated therein and that the passage along the shaft performs more than the minimum function of reliably aligning the shaft. Passages are also provided for receiving, directing and discharging fluid flow at a plurality of advantageous locations along the shaft. In other words, in addition to the minimum number of passages required to align the shaft, passages can be added to the shaft based on the required fluid flow rate of the pump. When the embodiment is configured in this way, it includes at least one stationary cylinder block and a valve enclosed within the cylinder block. The valve includes a shaft that passes through a stationary cylinder block. The shaft has a plurality of passages along the length of the shaft.

液圧ポンプの1つの実施形態は二面斜板を有する。斜板は、第1セットの複数のスリッパシューに結合された第1面と、第2セットの複数のスリッパシューに結合された第2面とを有する。斜板の第1面は、斜板の第2面に概ね平行である。斜板の第1面に結合される構成部品は、斜板の第2面に結合される構成部品に対して斜板を挟んで実質的に対称形である。   One embodiment of the hydraulic pump has a two-sided swash plate. The swash plate has a first surface coupled to the first set of slipper shoes and a second surface coupled to the second set of slipper shoes. The first surface of the swash plate is substantially parallel to the second surface of the swash plate. The component coupled to the first surface of the swash plate is substantially symmetrical with respect to the component coupled to the second surface of the swash plate with the swash plate interposed therebetween.

ハウジングは斜板を囲繞する。斜板は、流体軸受を介して複数のスリッパ組立体に結合される。スリッパ組立体は斜板の両側に在る。シャフトは、シャフトの端部に対して固定距離に斜板を固定する。斜板はピンによって所定の位置に固定できる。斜板を固定するために使用される手段に関係なく、斜板は、シャフトの軸に対して斜めの又はこれに直交する軸の周りで調節可能に構成される。又は、固定行程容積(fixed volumetric displacement)の場合には、斜板を特定の角度で固定できる。即ち、斜板は、必ずしも調節可能である必要はない。   The housing surrounds the swash plate. The swash plate is coupled to a plurality of slipper assemblies via fluid bearings. The slipper assembly is on both sides of the swash plate. The shaft fixes the swash plate at a fixed distance with respect to the end of the shaft. The swash plate can be fixed in place by a pin. Regardless of the means used to secure the swashplate, the swashplate is configured to be adjustable about an axis that is oblique to or perpendicular to the axis of the shaft. Or, in the case of fixed volumetric displacement, the swashplate can be fixed at a certain angle. That is, the swash plate need not necessarily be adjustable.

ポンプの別の実施形態は、二面斜板を有し、複数のポンプが単一のハウジング内に収容される。この実施形態は、第1斜板表面を有する斜板を有する。第1ポンプは、第1斜板表面を含む第1の複数の構成部品を有する。第1斜板表面は第1の複数のスリッパシューに結合される。スリッパシューは複数のピストンに結合される。各ピストンは、それぞれのシリンダ穴内に収容される。第2ポンプは、第1ポンプの構成部品と実質的に同じ第2の複数の構成部品を含む。第2ポンプの構成部品は、第1ポンプの構成部品に対して実質的に対称形である。斜板の中央平面はポンプの間の境界線である。   Another embodiment of the pump has a two-sided swashplate and multiple pumps are housed in a single housing. This embodiment has a swash plate having a first swash plate surface. The first pump has a first plurality of components including a first swash plate surface. The first swash plate surface is coupled to the first plurality of slipper shoes. The slipper shoe is coupled to a plurality of pistons. Each piston is accommodated in a respective cylinder hole. The second pump includes a second plurality of components that are substantially the same as the components of the first pump. The components of the second pump are substantially symmetric with respect to the components of the first pump. The central plane of the swash plate is the boundary between the pumps.

単一のハウジングが第1及び第2ポンプを取り囲み、シリンダ穴はハウジングと一体的である。このポンプは、第1及び第2ポンプ内の内部力及び/又はモーメントを平衡化するための一体的手段を含む。少なくとも1つの付加的ポンプを単一ハウジングに含め、第1及び/又は代位ポンプと実質的に同様に構成することが想定できる。この場合、付加的ポンプのシャフトは、ハウジング内で第1及び第2ポンプに平行に配置される。   A single housing surrounds the first and second pumps and the cylinder bore is integral with the housing. The pump includes integral means for balancing internal forces and / or moments in the first and second pumps. It can be envisaged that at least one additional pump is included in a single housing and is configured substantially similar to the first and / or substitution pump. In this case, the shaft of the additional pump is arranged in the housing parallel to the first and second pumps.

別の実施形態において、回転弁は、回転弁とシャフトとの間で推力及びトルクのみが伝達されるようにシャフトに不均一に(heterogeneously)結合される。シャフトは、斜板にも結合される。傾斜角度即ちシャフトの回転軸に直交する平面に対する斜板とスリッパの滑動境界面の角度は、所定の傾斜角度に設定される。即ち固定的にシャフトに結合されるか又は傾斜制御機構によって可変的に制御される。回転斜板は、スリッパ組立体を介してピストンを往復させる。斜板の半分において、ピストンはそれぞれのシリンダ穴から引き出され、他方の半分においてピストンはそれぞれのシリンダ穴の中へ延びて押し入れられる。   In another embodiment, the rotary valve is heterogeneously coupled to the shaft so that only thrust and torque are transmitted between the rotary valve and the shaft. The shaft is also coupled to the swash plate. The inclination angle, that is, the angle of the sliding boundary surface between the swash plate and the slipper with respect to the plane orthogonal to the rotation axis of the shaft is set to a predetermined inclination angle. That is, it is fixedly coupled to the shaft or variably controlled by an inclination control mechanism. The rotating swash plate reciprocates the piston through the slipper assembly. In one half of the swashplate, the piston is withdrawn from the respective cylinder hole, and in the other half, the piston extends into the respective cylinder hole and is pushed in.

回転弁は、2つの別個の流体通路、即ち吸引及び排出通路即ちそれぞれ入口及び出口通路、を持つ概ね円筒形である。両方の通路は、湾曲表面で1つ又はそれ以上のピストン穴と流通する。2つの通路の湾曲表面は、相互に対向し、各々回転弁円周の半分未満を占める。回転弁は、ポンプ入口通路がピストン穴から後退しているピストンのピストン穴へ通じ、かつポンプ排出通路がピストン穴の中へ伸張するピストンのピストン穴へ通じるように、シャフトに結合される。従って、ピストンが穴から引っ張られると、回転弁は、弁の吸引キャビティからの流体がそれぞれのピストン穴の増大する容積の中へ移転できるようにする。ポンプ軸の他方の(直径方向の)側(on the other diametrical side)のピストン穴においては、流体は、ピストン穴から排出通路を通過して弁の排出キャビティへ押し出される。   The rotary valve is generally cylindrical with two separate fluid passages, namely suction and discharge passages, ie inlet and outlet passages, respectively. Both passages communicate with one or more piston holes on a curved surface. The curved surfaces of the two passages face each other and each occupy less than half of the rotary valve circumference. The rotary valve is coupled to the shaft such that the pump inlet passage leads to the piston bore of the piston retracting from the piston bore, and the pump discharge passage leads to the piston bore of the piston extending into the piston bore. Thus, as the piston is pulled from the hole, the rotary valve allows fluid from the suction cavity of the valve to transfer into the increasing volume of the respective piston hole. In the piston hole on the other (diametrical) side of the pump shaft, fluid is forced from the piston hole through the discharge passage and into the valve discharge cavity.

回転弁の設計の変形が可能である。開示されるポンプの実施形態は、回転弁を囲繞する一体的マニホルドを持つハウジングを含む。回転弁は、シャフトと通路部とシール部とを含む。シール部は、半円形シールリッジを有する。回転弁は、回転弁の第1及び第2の平面状端部に第1及び第2軸面シール、並びに半円形シールリッジと反対の回転弁の側に高圧排出部及び回転弁の第1端部に入口部を有する。回転弁は概ね円筒形であり、半円形シールリッジは、回転弁の360°未満を囲繞する。回転弁は、マニホルド係合部(即ちシールリッジ)と陥凹部とを有する。   Variations in the design of the rotary valve are possible. The disclosed pump embodiment includes a housing with an integral manifold surrounding the rotary valve. The rotary valve includes a shaft, a passage portion, and a seal portion. The seal portion has a semicircular seal ridge. The rotary valve has first and second axial seals at the first and second planar ends of the rotary valve, and a high pressure discharge on the side of the rotary valve opposite the semicircular seal ridge and the first end of the rotary valve. The part has an inlet part. The rotary valve is generally cylindrical and the semicircular seal ridge surrounds less than 360 ° of the rotary valve. The rotary valve has a manifold engaging portion (that is, a seal ridge) and a recessed portion.

作動ギャップが、高圧排出部とマニホルドとの間に在る。作動ギャップの幅は、高圧排出部において半円形シールリッジの方向に加えられた力に依存する。半円形シールリッジは、作動時にマニホルドから概ね不変の作動距離を維持する。また、作動ギャップの幅は、シャフトの速度及び回転弁の円周にも依存する。   A working gap exists between the high pressure discharge and the manifold. The width of the working gap depends on the force applied in the direction of the semicircular seal ridge at the high pressure discharge. The semi-circular seal ridge maintains a substantially unchanged working distance from the manifold when activated. The width of the working gap also depends on the speed of the shaft and the circumference of the rotary valve.

ポンプの更なる実施形態は、回転弁を囲繞する弁穴を含む。回転弁は、少なくとも1つの軸面シールと少なくとも1つのラジアル面シールとを有する。作動シール隙間がラジアル面シールと弁穴との間に在る。作動シール隙間は、弁の作動時に概ね不変の厚みを維持する。排出ギャップは、回転弁と穴との間に在る。回転弁は、半円形シールリッジの方向に加えられた力によって付勢され、この力は、作動シール隙間の幅を決定する。回転弁はシャフトを含む。ラジアル面シールは半円形シール要素を有し、シャフトと概ね同軸であり、シャフトは入口通路と排出通路とを有する。ラジアル面シールは、常にはシャフトと同軸ではないようにシャフトに対して自由に移動できる。   A further embodiment of the pump includes a valve hole surrounding the rotary valve. The rotary valve has at least one axial face seal and at least one radial face seal. An operating seal gap exists between the radial face seal and the valve hole. The working seal gap maintains a generally unchanged thickness during valve actuation. The discharge gap is between the rotary valve and the hole. The rotary valve is energized by a force applied in the direction of the semicircular seal ridge, which determines the width of the working seal gap. The rotary valve includes a shaft. The radial face seal has a semi-circular sealing element and is generally coaxial with the shaft, the shaft having an inlet passage and an outlet passage. The radial face seal is free to move relative to the shaft so that it is not always coaxial with the shaft.

ポンプの更に別の実施形態は、弁穴とマニホルドとを有するハウジングを含む。シャフトはマニホルド内に在り、回転弁は弁穴内に在る。シャフトは、遠位端において回転弁の平面状表面に取り付けられる。シャフトは、相互にオフセットする第1及び第2軸を有する。作動時に第2軸は弁穴の軸と符合(coincident)し、第1軸はマニホルドの中心線からオフセットする。   Yet another embodiment of the pump includes a housing having a valve hole and a manifold. The shaft is in the manifold and the rotary valve is in the valve hole. The shaft is attached to the planar surface of the rotary valve at the distal end. The shaft has first and second axes that are offset from each other. In operation, the second axis coincides with the valve hole axis and the first axis is offset from the manifold centerline.

回転弁は、高圧出口と低圧入口とを有する。シャフトは、回転弁の高圧出口と反対の方向にオフセットでき、回転弁の高圧出口寄りの方向へもオフセットできる。   The rotary valve has a high pressure outlet and a low pressure inlet. The shaft can be offset in the direction opposite to the high pressure outlet of the rotary valve and can also be offset in the direction closer to the high pressure outlet of the rotary valve.

シャフトは、シャフトのマニホルド接触面を介してマニホルドに接触する。軸受はマニホルドの中に配置され、マニホルド接触面においてシャフトに当接する。   The shaft contacts the manifold via the manifold contact surface of the shaft. The bearing is disposed in the manifold and abuts the shaft at the manifold contact surface.

複数のシリンダが、マニホルド内に、平行にかつ弁穴の周りに円形にかつ弁穴と同軸に配列される。回転弁は、弁穴と概ね同軸であり、シャフトは弁穴と同軸ではない。シャフトは回転弁と一体型である。   A plurality of cylinders are arranged in the manifold in parallel and circularly around the valve hole and coaxial with the valve hole. The rotary valve is generally coaxial with the valve hole and the shaft is not coaxial with the valve hole. The shaft is integral with the rotary valve.

回転弁は高圧荷重を平衡化する。回転弁は、不平衡の力(弁をその回転軸から外れさせる)を排除するように構成できる。弁に対する不平衡の力があると、潤滑液フィルムバリアを破壊し、それによって、回転弁と弁穴との間の金属−金属接触を生じる。これは、弁を弁穴に付着させて、回転部材を妨害する可能性がある。   The rotary valve balances the high pressure load. The rotary valve can be configured to eliminate unbalanced forces (which causes the valve to move away from its axis of rotation). An unbalanced force on the valve breaks the lubricant film barrier, thereby creating a metal-metal contact between the rotary valve and the valve hole. This can cause the valve to adhere to the valve hole and interfere with the rotating member.

回転弁は、弁とマニホルドスラストシェルフ(manifold thrust shelf)との間のスラストキャビティへ高圧流体を移送し又は導いて、シャフトに対する軸荷重を平衡化する。1つの実施形態において、弁/流体スラストキャビティ境界面の面積は、全てのピストン/流体境界面の合計の約半分に等しい。シャフトに対する軸荷重の大部分は、シリンダブロック内部に含まれる。ローラー要素スラスト軸受は、シャフトと外側ハウジングとの間の総軸荷重の一部を制御するのに適する。   The rotary valve transfers or directs high pressure fluid to a thrust cavity between the valve and a manifold thrust shelf to balance axial loads on the shaft. In one embodiment, the area of the valve / fluid thrust cavity interface is equal to about half of the sum of all piston / fluid interfaces. Most of the axial load on the shaft is contained within the cylinder block. Roller element thrust bearings are suitable for controlling a portion of the total axial load between the shaft and the outer housing.

この実施形態において、低圧流体は、入口ポートを通過してポンプへ進入して弁の入口キャビティへ至る。この流体は、弁入口通路によって複数のピストン穴へ送られる。弁入口通路と流通する各ピストンはピストン穴から押し出される。シャフト−弁が回転し続けると、ピストンはピストン穴の中へ押し込まれ、それによって流体を圧縮する。この時、ピストン穴は弁排出通路へ向けて開き始める。弁排出通路は、ピストン穴からの高圧流体を排出キャビティへ送ることができるようにし、流体は、排出キャビティから排出ポートを通過してポンプから出て行く。ピストンを動かすために必要な力はシャフト−弁への入力トルクによって与えられる。このトルクは斜板へ伝達される。斜板は、シャフト−弁に対する斜板の傾斜(傾斜角度として知られる)によって斜板の高圧側半分においてスリッパの中へ押し込められる。スリッパ組立体は、その後、ピストン穴内部の液体と流通するピストンの中へ押し込められる。このプロセスは、1組の異なる力/モーメントを生成する。軸荷重は、斜板によって支えられ、弁シャフトへ伝達される。等しくかつ対向する軸荷重は、スラストキャビティによって弁シャフトによって支えられ、それによって、ゼロ正味軸荷重となる。モーメントは斜板によって支えられ、弁−シャフトへ伝達される。等しくかつ対向するモーメントは、弁排出通路と弁入口通路との間の差圧によって弁−シャフトによって支えられる。最終的な力/モーメントは、回転軸の周りのモーメントであり、これに対してシャフト−弁を駆動するために必要とされる入力トルクが反応する。このようにして、シャフト−弁及びその他の全ての回転部材が平衡化される。回転部材の平衡は、斜板制御及び/又はスリッパ抑え機構とは無関係である。   In this embodiment, the low pressure fluid passes through the inlet port and enters the pump to the valve inlet cavity. This fluid is delivered to the plurality of piston holes by a valve inlet passage. Each piston flowing through the valve inlet passage is pushed out of the piston hole. As the shaft-valve continues to rotate, the piston is pushed into the piston bore, thereby compressing the fluid. At this time, the piston hole starts to open toward the valve discharge passage. The valve discharge passage allows high pressure fluid from the piston hole to be sent to the discharge cavity, and the fluid exits the pump from the discharge cavity through the discharge port. The force required to move the piston is given by the input torque to the shaft-valve. This torque is transmitted to the swash plate. The swash plate is pushed into the slipper in the high pressure side half of the swash plate by the inclination of the swash plate relative to the shaft-valve (known as the tilt angle). The slipper assembly is then pushed into the piston in fluid communication with the liquid inside the piston bore. This process produces a set of different forces / moments. The axial load is supported by the swash plate and transmitted to the valve shaft. Equal and opposite axial loads are supported by the valve shaft by the thrust cavity, thereby resulting in a zero net axial load. The moment is supported by the swashplate and transmitted to the valve-shaft. Equal and opposite moments are supported by the valve-shaft by the differential pressure between the valve discharge passage and the valve inlet passage. The final force / moment is the moment about the axis of rotation, to which the input torque required to drive the shaft-valve reacts. In this way, the shaft-valve and all other rotating members are balanced. The balance of the rotating member is independent of the swash plate control and / or slipper hold mechanism.

先行技術のポンプにおいて、高圧流体の変位は、斜板及びマニホルドに対する大きいスラスト又は軸荷重を生じる。スラスト又は軸荷重は、ポンプ外側ハウジングへ伝達される。また、先行技術のポンプにおいて、トラスト荷重は、外側ハウジング構成部品の間に大きい分離力を生じ、それによって必要とされるクランプ荷重を増大する。このスラスト荷重を複数の構成部品に分配すると、本体内の全ての軸荷重を含む1ピース型シリンダブロックを利用してクランプ荷重の必要量を減少し、それによってポンプのサイズ及び重量を減少する本発明と異なり、ポンプの全体サイズ及び重量を増大するので不利である。   In prior art pumps, the displacement of the high pressure fluid creates a large thrust or axial load on the swashplate and manifold. Thrust or axial load is transmitted to the pump outer housing. Also, in prior art pumps, the trust load creates a large separation force between the outer housing components, thereby increasing the required clamp load. When this thrust load is distributed to multiple components, a one-piece cylinder block that includes all axial loads in the body is used to reduce the required amount of clamp load, thereby reducing the size and weight of the pump. Unlike the invention, it is disadvantageous because it increases the overall size and weight of the pump.

ポンプは、非回転シリンダブロックを組み込む。往復は、斜板を回転シャフトに取り付けることによって得られる。斜板は、ポンプ内でピストンを往復させるために単一の軸に対して所定の角度の単一の軸の周りで回転する。概ね円筒形の回転弁は、平面状表面に低圧流体の外部供給源と流通する吸引又は取入れエリアを有する。取入れ口は、弁を介して回転弁の湾曲表面の入口通路(交互に1つ又はそれ以上のシリンダ穴と流通するように構成される)と流通する。回転弁の対向する湾曲表面には、回転弁の陥凹出力又は排出エリアが在る。出力エリアは、交互に1つ又はそれ以上のシリンダ穴と流通し、ポンプから高圧流体を出力するための導管となる。   The pump incorporates a non-rotating cylinder block. The reciprocation is obtained by attaching a swash plate to the rotating shaft. The swash plate rotates around a single axis at a predetermined angle with respect to a single axis to reciprocate the piston within the pump. The generally cylindrical rotary valve has a suction or intake area in communication with an external source of low pressure fluid on a planar surface. The intake circulates through the valve with an inlet passage in the curved surface of the rotary valve (configured to alternately communicate with one or more cylinder holes). On the opposite curved surface of the rotary valve is the rotary output or discharge area of the rotary valve. The output area alternately communicates with one or more cylinder holes and becomes a conduit for outputting high pressure fluid from the pump.

このポンプは、回転弁の中心線を通過して流体を取り入れ、流体は、より直接的かつ一貫した経路を進み、流体速度の上昇の可能性を減少するので、入口通路とピストン穴との間の圧力損失を減少する。但し、この弁は、一貫してピストン穴へ至るシリンダブロック導管へ通じる。   This pump draws fluid through the centerline of the rotary valve, and the fluid travels a more direct and consistent path, reducing the possibility of increased fluid velocity, and therefore between the inlet passage and the piston hole. Reduce pressure loss. However, this valve leads to a cylinder block conduit that consistently leads to the piston bore.

回転弁は、高圧荷重を平衡化する。これによって、そうでなければ弁を中心から外してしまう力を排除する。回転弁は、潤滑液フィルムバリアを維持して、回転弁とシリンダブロックとの間の金属−金属接触を防止できる。   The rotary valve balances the high pressure load. This eliminates the force that would otherwise remove the valve from the center. The rotary valve can maintain a lubricant film barrier and prevent metal-metal contact between the rotary valve and the cylinder block.

従来のスリッパシューは、各ピストンの球形ヘッドに直接取り付けられ、抑え板によって斜板の平坦な面部分との間の効果的な滑動接触を維持する。   A conventional slipper shoe is attached directly to the spherical head of each piston and maintains effective sliding contact with the flat surface portion of the swash plate by a restraining plate.

以前の非回転シリンダブロック軸流ポンプの反復は、大きい軸受を必要とした。その結果、ポンプは大型で重量になる。本明細書において開示する実施形態は、容量又は効率を損失することなく、3分の1程度にサイズ及び重量を減少し、更に様々なポンプの修正が得られる可能性がある。このポンプは、より小さいストロークでより大きい直径のピストンを持つことができる。ピストンは容量を犠牲にすることなくもっと短くすることができ、これによってより短いポンプを可能にする。作業流体(working fluid)でピストンの荷重を平衡化しなければ、荷重は、機械的軸受(即ち、スラスト軸受)で平衡化しなければならない。先行技術のポンプにおいて、短く幅広の機械的ピストンのこの種の軸受は、非常に大きくならざるを得ない。しかし、本ポンプは流体軸受を採用するので、ポンプのサイズを増大することなく短く幅広のピストンを使用できる。   Previous iterations of non-rotating cylinder block axial pumps required large bearings. As a result, the pump is large and heavy. The embodiments disclosed herein may reduce size and weight by as much as a third without losing capacity or efficiency, and various pump modifications may be obtained. The pump can have a larger diameter piston with a smaller stroke. The piston can be made shorter without sacrificing capacity, thereby enabling shorter pumps. Unless the piston load is balanced with the working fluid, the load must be balanced with a mechanical bearing (ie, a thrust bearing). In prior art pumps, this type of bearing with a short and wide mechanical piston must be very large. However, since this pump employs a fluid bearing, a short and wide piston can be used without increasing the size of the pump.

斜板は、複数のピストンのストローク長さを調節するように構成される。斜板の傾斜角度を調節するための手段は、機械的又は液圧式、又はその組合せとすることができる。液圧の場合、ボリュームの中の作動流体(hydraulic fluid)の変動に反応して斜板の傾斜角度を調節するように構成される複数の液体充填ボリュームを含むことができる。ポンプの回転弁は、モーメントゼロ化手段を含むこともできる。モーメントゼロ化手段(moment zeroing means)は、回転時に高圧流体を受け入れるように設置された平衡化高圧通路を有する。   The swash plate is configured to adjust the stroke length of the plurality of pistons. The means for adjusting the tilt angle of the swash plate can be mechanical or hydraulic, or a combination thereof. In the case of hydraulic pressure, it may include a plurality of liquid-filled volumes configured to adjust the tilt angle of the swashplate in response to variations in hydraulic fluid within the volume. The rotary valve of the pump can also include a moment nulling means. The moment zeroing means has an equilibrated high pressure passage that is arranged to receive high pressure fluid during rotation.

複数のピストンの各々は、作業液端部を有する。高圧流体に曝される回転弁の平面状端部の実効(正味)表面積は、高圧流体に曝される複数のピストンの各々の高圧端部の表面積の合計に等しい(又は、ほぼ等しい)。複数のスリッパ組立体は、斜板をそれぞれのピストンに接続する。流体軸受は、各スリッパ組立体と斜板との間に配置される。流体軸受は、それぞれのピストンの高圧端部に流体結合される。   Each of the plurality of pistons has a working fluid end. The effective (net) surface area of the planar end of the rotary valve exposed to the high pressure fluid is equal to (or approximately equal to) the total surface area of the high pressure ends of each of the plurality of pistons exposed to the high pressure fluid. A plurality of slipper assemblies connect the swash plate to each piston. A hydrodynamic bearing is disposed between each slipper assembly and the swash plate. The fluid bearing is fluidly coupled to the high pressure end of each piston.

シャフト及び回転弁は、自由度少なくとも4で自由に移動するように設計される。この液圧ポンプは、静止シリンダブロックと、静止シリンダブロック内の弁とを有する。弁は、シャフトに接続され、静止シリンダブロック内でシャフトと実質的に同軸である。弁はシャフトの軸の周りで回転可能であり、弁は、自由度4でシャフトの軸に対してオフセット可能に構成される。   The shaft and rotary valve are designed to move freely with at least 4 degrees of freedom. This hydraulic pump has a stationary cylinder block and a valve in the stationary cylinder block. The valve is connected to the shaft and is substantially coaxial with the shaft within the stationary cylinder block. The valve is rotatable about the axis of the shaft, and the valve is configured to be offset with respect to the axis of the shaft with 4 degrees of freedom.

弁とシャフトとの間の接続は、シャフトから弁への力の伝達を、シャフトの回転軸の周りのトルク及び回転軸に沿ったスラスト荷重に制限するように構成される。弁は、弁に対する力及び/又はモーメントの関数としての制御された漏出割合によってシリンダブロック内で平衡化される。   The connection between the valve and the shaft is configured to limit the transmission of force from the shaft to the valve to a torque around the shaft rotation axis and a thrust load along the rotation axis. The valve is balanced within the cylinder block by a controlled leakage rate as a function of force and / or moment on the valve.

液圧ポンプの別の実施形態は、ドライブキーを持つように設計されたポンプである。この実施形態は、シャフト−弁組立体を有する。弁は、ドライブキーとキー溝との間の相互作用を介してシャフトに接続される。弁とシャフトとの間の接続は、複数のタイプの締結部のいずれかによって維持される。相互作用は、シャフトに対する自由度少なくとも1を弁に与えるように構成される。自由度(複数の場合もある)は、シャフトの回転軸に直交するように構成される直線方向である。斜板はシャフトに接続される。斜板はシャフトと一緒に回転し、斜板を傾斜させるための手段を介してシャフトの軸に直交する軸の周りで傾斜するように構成される。   Another embodiment of the hydraulic pump is a pump designed to have a drive key. This embodiment has a shaft-valve assembly. The valve is connected to the shaft through the interaction between the drive key and the keyway. The connection between the valve and the shaft is maintained by any of several types of fasteners. The interaction is configured to give the valve at least one degree of freedom with respect to the shaft. The degree of freedom (which may be plural) is a linear direction configured to be orthogonal to the rotational axis of the shaft. The swash plate is connected to the shaft. The swash plate rotates with the shaft and is configured to tilt about an axis perpendicular to the axis of the shaft via means for tilting the swash plate.

回転弁は、回転弁の直径より大きい高さを有することが好ましい細長い円筒形である。高圧交差通路は、回転弁の側面に並置される。低圧移行ゾーンは回転弁の側面に在り、高圧通路と接触し、高圧通路から設定距離だけ延びる。   The rotary valve is an elongated cylindrical shape that preferably has a height greater than the diameter of the rotary valve. The high-pressure crossing passage is juxtaposed on the side surface of the rotary valve. The low pressure transition zone is on the side of the rotary valve, contacts the high pressure passage and extends a set distance from the high pressure passage.

シャフトは回転弁の平面状端部と一体的である。排出スラストキャビティの流体スラスト軸受表面積は、複数のピストンの端面の総面積の約半分に等しい。   The shaft is integral with the planar end of the rotary valve. The fluid thrust bearing surface area of the discharge thrust cavity is equal to about half of the total area of the end faces of the plurality of pistons.

複数のスリッパ組立体は、斜板と流体結合される。スリッパ組立体は、各々、スリッパボールと、スリッパネックと、スリッパシューとを含む。抑え板は、スリッパ組立体と斜板との間の流体結合を維持する。抑え板は、各々それぞれのスリッパ組立体と係合するように構成された複数の凹部を備える。抑え板はシャフトの周りでの回転を防止される。   The plurality of slipper assemblies are fluidly coupled to the swash plate. The slipper assemblies each include a slipper ball, a slipper neck, and a slipper shoe. The hold-down plate maintains a fluid coupling between the slipper assembly and the swash plate. The retainer plate includes a plurality of recesses each configured to engage a respective slipper assembly. The restraining plate is prevented from rotating around the shaft.

別の実施形態は、分離型回転弁/シャフトの実施形態である。分離型実施形態の回転弁は、回転バレル弁である。この実施形態の利点の1つは、これよりディスク形の弁と異なり、バレルを模倣する弁を使用することによってカンチレバー力(cantilevered force)を排除することである。これは、ディスクが力をカンチレバーしがちであることによる。この実施形態は、斜板を有するシャフトを含む。シャフト及び斜板は、ハウジング内で回転する。複数のピストンは、シャフト及び斜板の回転に反応して往復動(oscillate)する。回転弁は、シャフトと同軸であり、回転弁の平面状端部においてシャフトに固定的に取り付けられる。回転弁は、シャフトと共通の軸の周りで回転するように構成される。   Another embodiment is a separate rotary valve / shaft embodiment. The rotary valve of the separation type embodiment is a rotary barrel valve. One advantage of this embodiment is that, unlike disc-type valves, it can eliminate cantilevered force by using a valve that mimics a barrel. This is because the disc tends to cantilever force. This embodiment includes a shaft having a swash plate. The shaft and swash plate rotate within the housing. The plurality of pistons oscillate in response to the rotation of the shaft and the swash plate. The rotary valve is coaxial with the shaft and is fixedly attached to the shaft at the planar end of the rotary valve. The rotary valve is configured to rotate about a common axis with the shaft.

この実施形態の有利な特徴は、入口ポートがポンプの主軸に沿って中心に位置することである。この構成の1つの利点は、回転弁内における入口通路のターン数を減少できることである。従って、空洞化の可能性が減少する。この実施形態は、ポンプハウジング内のシャフト及び回転弁を含む。回転弁はシャフトと同軸であり、シャフトに接続される。通路は、入口ポートに接続され、90度以上の曲がり又はターンを持つ行程経路を有する。少なくとも1つの高圧通路が、回転弁の中に配置される。   An advantageous feature of this embodiment is that the inlet port is centered along the main axis of the pump. One advantage of this configuration is that the number of turns of the inlet passage in the rotary valve can be reduced. Therefore, the possibility of cavitation is reduced. This embodiment includes a shaft and a rotary valve in the pump housing. The rotary valve is coaxial with the shaft and is connected to the shaft. The passage is connected to the inlet port and has a stroke path with a turn or turn of 90 degrees or more. At least one high pressure passage is disposed in the rotary valve.

ポンプハウジングは、一体化されたマニホルドと複数のシリンダを有する。シリンダ穴は、回転弁高圧通路に流体接続される。シリンダ穴は、回転弁が回転すると交互にポンプ入口及び通路及びポンプ出口と流体的に接続する。   The pump housing has an integrated manifold and a plurality of cylinders. The cylinder hole is fluidly connected to the rotary valve high pressure passage. The cylinder bore fluidly connects with the pump inlet and passage and the pump outlet alternately as the rotary valve rotates.

この実施形態は、複数のピストン穴を有するマニホルドハウジングを含む。回転弁は、マニホルドハウジング内に回転可能に収容され、シリンダ穴に直列的に流体接続される入口穴及び入口通路を含む。入口通路は回転弁を通過する軸を有する。入口通路は、過剰な流体の分離を避けるために最大曲り角度が約90度なので、通路を通過する流体の速度が増大する。   This embodiment includes a manifold housing having a plurality of piston holes. The rotary valve is rotatably accommodated within the manifold housing and includes an inlet hole and an inlet passage that are fluidly connected in series with the cylinder hole. The inlet passage has an axis that passes through the rotary valve. The inlet passage has a maximum bend angle of about 90 degrees to avoid excessive fluid separation, thus increasing the speed of fluid passing through the passage.

斜板は、少なくとも部分的に入口を通過する流量を支配し、流量は、更にシャフトの回転速度によっても支配される。回転弁は、回転弁の側面に並置された複数の高圧交差通路を含む。高圧通路は、高圧交差通路と流体接続され、高圧交差通路から設定距離だけ延びる。回転弁の平面状端部は、ポンプにおける軸力を平衡化するように構成される排出スラストキャビティの存在を可能にする。   The swash plate dominates the flow rate at least partially through the inlet, which is also governed by the rotational speed of the shaft. The rotary valve includes a plurality of high-pressure crossing passages juxtaposed on the side of the rotary valve. The high pressure passage is fluidly connected to the high pressure intersection passage and extends a set distance from the high pressure intersection passage. The planar end of the rotary valve allows for the presence of an exhaust thrust cavity configured to balance the axial force at the pump.

回転弁と駆動要素(シャフト)との間の接続は、回転弁キー溝と1つ又はそれ以上のCクリップによって得ることができる。この構成の利点は、平面スラスト荷重がキー溝、Cクリップ及びシャフトの間の境界面によって支えられ、境界面が駆動要素から回転弁へトルクを伝達するための手段を与える点にある。回転弁のキー溝とシャフトのキーとの間の接続は、シャフトから回転弁へトルクを伝える。   The connection between the rotary valve and the drive element (shaft) can be obtained by a rotary valve keyway and one or more C-clips. The advantage of this arrangement is that the planar thrust load is supported by the interface between the keyway, C-clip and shaft, which provides a means for transmitting torque from the drive element to the rotary valve. The connection between the keyway of the rotary valve and the key of the shaft transfers torque from the shaft to the rotary valve.

シャフトと回転弁との間の接続は、シャフトと同軸の少なくとも1つの好ましくは1対のCクリップによってロックされる。クリップは、シャフトの凹部及び回転弁の対応する凹部に係合する。キー溝は、回転弁の平面状表面において自由度少なくとも1を持つことができる。   The connection between the shaft and the rotary valve is locked by at least one preferably a pair of C-clips coaxial with the shaft. The clip engages a recess in the shaft and a corresponding recess in the rotary valve. The keyway can have at least one degree of freedom on the planar surface of the rotary valve.

回転弁は、回転弁に作用する力を平衡化するように構成される、回転弁の表面に一体化された構成部品を有する。これらの構成部品も、ポンプ全体のモーメントを平衡化するのを助けるように構成できる。少なくとも、構成部品は、ポンプ内の回転力及び軸力を平衡化するように構成される。   The rotary valve has components integrated into the surface of the rotary valve that are configured to balance the forces acting on the rotary valve. These components can also be configured to help balance the moment of the entire pump. At least the component is configured to balance rotational and axial forces in the pump.

分離型シャフト−弁ポンプ(及び一体化されたシャフト−弁ポンプ)は、回転弁の表面内に与圧及び減圧ノッチを含むことができる。その利点は、ポンプ騒音の減少である。ポンプ騒音は、特に流体圧力の急速な変化から生じる。   Separate shaft-valve pumps (and integrated shaft-valve pumps) can include pressurization and decompression notches in the surface of the rotary valve. The advantage is reduced pump noise. Pump noise arises particularly from rapid changes in fluid pressure.

ポンプのこの実施形態は、主穴を有するマニホルドとマニホルド−ハウジング内の回転弁とを含む。回転弁は、高圧出口と低圧外側表面とを含む。回転弁は、主穴の中心線に沿った回転軸を有する。少なくとも1つの与圧ノッチは、高圧出口の入口側に流体接続される。   This embodiment of the pump includes a manifold having a main hole and a rotary valve in the manifold-housing. The rotary valve includes a high pressure outlet and a low pressure outer surface. The rotary valve has a rotation axis along the center line of the main hole. At least one pressurizing notch is fluidly connected to the inlet side of the high pressure outlet.

回転弁は、その平面状表面の1つにおいて入口を含む。入口は、回転弁の回転軸の周りで調心される。回転弁は、又その湾曲側面に交差通路を含む。高圧流体の流れによって回転弁に作用する力は、交差通路によって平衡化される。少なくとも1つの高圧ゾーン及び少なくとも1つの低圧ゾーンが、交差通路によって与えられる。高圧ゾーン及び低圧ゾーンは、回転弁に対するモーメント力を排除するように回転弁の周りに構成され、ゾーンの配置は、実験により又は弁に対する全てのモーメント及び力が平衡化される数式によって決定される。   The rotary valve includes an inlet at one of its planar surfaces. The inlet is centered around the axis of rotation of the rotary valve. The rotary valve also includes a cross passage on its curved side. The force acting on the rotary valve by the flow of high pressure fluid is balanced by the cross passage. At least one high pressure zone and at least one low pressure zone are provided by the crossing passage. The high pressure zone and the low pressure zone are configured around the rotary valve to eliminate the moment force on the rotary valve, and the placement of the zone is determined by experiment or by a mathematical formula in which all moments and forces on the valve are balanced. .

上述の1ピース型シリンダブロックの利点は、先行技術シリンダブロックの複数部品ハウジン内のシームに作用する力が排除されることである。シリンダブロックは、複数のシリンダ穴を含む。ピストンは、各シリンダ穴内に滑動式に配置される。シリンダブロックは一体型であり、シリンダ穴はシリンダブロックと一体的である。   The advantage of the one-piece cylinder block described above is that the forces acting on the seams in the multi-part housing of the prior art cylinder block are eliminated. The cylinder block includes a plurality of cylinder holes. The piston is slidably disposed in each cylinder hole. The cylinder block is an integral type, and the cylinder hole is integral with the cylinder block.

液圧スリッパ組立体の流体供給流路は、スリッパ組立体の長さ全体を通過する。また、複数のピストンの各々は、スリッパ組立体流体供給流路と流体結合されかつピストン穴に流体結合されるピストン流体供給流路を有する。   The fluid supply flow path of the hydraulic slipper assembly passes through the entire length of the slipper assembly. Each of the plurality of pistons has a piston fluid supply channel that is fluidly coupled to the slipper assembly fluid supply channel and fluidly coupled to the piston hole.

開示する内容は、ポンプの弁/シャフト/斜板とシリンダブロック/マニホルド/ハウジングとの間の相対的運動を許容する流体軸受を採用する。この構成は、装置内の全ての軸受に対する荷重を減少し、それによって、作動時の寄生的軸受損失(parasitic bearing loss)を減少する。   The disclosed content employs a hydrodynamic bearing that allows relative movement between the valve / shaft / swash plate of the pump and the cylinder block / manifold / housing. This configuration reduces the load on all bearings in the device, thereby reducing parasitic bearing loss during operation.

軸受荷重の減少は、流体力と荷重に対する構造的反応との間の平衡の関数である。圧力及び/又はエネルギーは流体から機械的力又は仕事へ転化(transfer)され荷重へ転化されるので、流体力は、機械的エネルギーが駆動モーターから流体へ伝えられるときにポンプにおいて生じる。設計によって、ピストンの動きに抵抗する流体圧力の反応によって生じるピストンの軸力と、弁/シャフトの平面状表面(平面状表面は垂直の軸成分を有する)に作用する高圧流体によって発生した反応力である第2の力との間には平衡がある。正味力(即ち、上記の第1力と第2力の規模の差)は、装置の作動中継続的に変動する。これらの力の時間変動不平衡があるので、装置の構造は正味残留力及びモーメントを支持する必要がある。   The decrease in bearing load is a function of the balance between the fluid force and the structural response to the load. Since pressure and / or energy is transferred from fluid to mechanical force or work and converted to load, fluid force is generated in the pump when mechanical energy is transferred from the drive motor to the fluid. By design, the axial force of the piston caused by the reaction of the fluid pressure resisting the piston movement and the reactive force generated by the high pressure fluid acting on the planar surface of the valve / shaft (the planar surface has a vertical axial component) There is an equilibrium with the second force which is The net force (i.e., the difference in magnitude between the first force and the second force) varies continuously during operation of the device. Because of the time variation imbalance of these forces, the structure of the device needs to support net residual forces and moments.

非回転シリンダブロック技術の利点は、より小さい質量及びより小さい装置直径であり、これは、より小さい回転質量従って慣性を与え、非定常条件で作動するときの全体的効率を改良する。また、シリンダブロックは、装置ハウジングとして使用でき、従って、別個の構成部品即ち装置の構造部材としてのハウジングを追加する必要がない。   The advantage of the non-rotating cylinder block technology is a smaller mass and a smaller device diameter, which gives a smaller rotating mass and thus inertia and improves the overall efficiency when operating in unsteady conditions. Also, the cylinder block can be used as a device housing, so there is no need to add a separate component or housing as a structural member of the device.

このポンプは、回転部材(即ち、シャフト、斜板及び弁、並びにこれらを結合しかつ/又は制御するために使用される機構)に対する上述の内部力及び/又はモーメントを平衡化するために、作業流体及び作業流体からの不可避的漏出(即ち、高圧で変位する流体。この流体は、そうでなければポンプ内の様々な構成部品間で漏出してタンク/容器へ排出されるだけなので、寄生損失100%を示したであろう)を使用する。このポンプ装置は、荷重抵抗軸受を発現するために(即ち静圧軸受を支持するために)前記作業流体の付加的寄生的ポーティングを必要としないように、作業流体が高圧で変位する時作業流体によって生成された機械的構成部品に対する内部力を平衡化するために作動液の設定された(設計により)制御漏出を使用することを最小限に抑える。これは、装置の全体的効率を改良する効果を有する。従って、このポンプは、能動要素軸受(即ちローラー要素式軸受)の使用を必要としない。典型的アキシャルピストン装置は、所与の荷重及び回転速度のとき、直径、重量及びコストの大きい軸受を必要とする。   This pump is used to balance the internal forces and / or moments described above for rotating members (ie shafts, swashplates and valves, and mechanisms used to connect and / or control them). Inevitable leakage from fluids and working fluids (ie, fluids that are displaced at high pressures. Parasitic losses because this fluid would otherwise only leak between the various components in the pump and be discharged to the tank / container. Which would have shown 100%). This pumping device does not require additional parasitic porting of the working fluid to develop a load resistance bearing (i.e. to support a hydrostatic bearing) when the working fluid is displaced at high pressure. Minimize the use of a set (by design) controlled leak of hydraulic fluid to balance the internal forces on the mechanical components generated by This has the effect of improving the overall efficiency of the device. Thus, this pump does not require the use of active element bearings (ie roller element bearings). A typical axial piston device requires a large diameter, weight and cost bearing at a given load and rotational speed.

開示するポンプの実施形態は、湾曲したシール/軸受表面を有する円筒形の弁の形状を有する。従来の技術は、平面状軸受(即ち流体フィルムとして作用する作業流体によって分離される2つの平坦なシール表面)として弁板を使用する。円筒形の利点は、軸外れ負荷条件(即ち、穴に対するシリンダの偏心位置)で作動する時、シリンダとその穴との間の隙間が可変的ギャップサイズを生成することである。これは、回転時に作業流体のウェッジのような効果を生じる。ウェッジ効果(図3)として知られるこの現象は、負荷領域内に不均衡圧力分布を生じ、これには2つの機能がある。まず、加えられる荷重に等しくかつこれに対向する反力を与える。第2に、ウェッジ効果は、シリンダ(又はシャフト)が回転する時負荷領域へ新しい流体を引き入れ、これによって負荷領域と流体キャビティの残り部分との間の差圧によって損失した流体を補充する。   The disclosed pump embodiment has the shape of a cylindrical valve with a curved seal / bearing surface. The prior art uses the valve plate as a planar bearing (ie, two flat sealing surfaces separated by a working fluid acting as a fluid film). The advantage of a cylindrical shape is that when operating in off-axis loading conditions (ie, the cylinder's eccentric position relative to the hole), the gap between the cylinder and its hole creates a variable gap size. This produces a working fluid wedge effect upon rotation. This phenomenon, known as the wedge effect (FIG. 3), results in an unbalanced pressure distribution within the load region, which has two functions. First, a reaction force equal to and applied to the applied load is applied. Second, the wedge effect draws new fluid into the load area as the cylinder (or shaft) rotates, thereby replenishing fluid lost due to the differential pressure between the load area and the rest of the fluid cavity.

開示するポンプは、弁とジャーナル軸受機構を1つの構成部品に結合する。排出側から吸引側への(軸受ランドを横切る)軸方向の漏出流は、熱伝達手段を与え、それによって、専用ポートからジャーナルランドエリアの中心へ予圧流体(潤滑液)を送る必要をなくす。   The disclosed pump combines the valve and journal bearing mechanism into one component. The axial leakage flow from the discharge side to the suction side (across the bearing lands) provides a heat transfer means, thereby eliminating the need to send preload fluid (lubricant) from the dedicated port to the center of the journal land area.

非回転シリンダブロックを有する従来のポンプを示す。1 shows a conventional pump having a non-rotating cylinder block. 回転シリンダブロックを有する従来のポンプを示す。1 shows a conventional pump having a rotating cylinder block. ウェッジ効果を受ける回転弁を示す。The rotary valve which receives a wedge effect is shown. 自動平衡化液圧ポンプの第1実施形態を示す。1 shows a first embodiment of a self-equilibrating hydraulic pump. 弧状に配列された本発明の液圧ポンプの複数のピストンを示す。2 shows a plurality of pistons of a hydraulic pump of the present invention arranged in an arc. 回転斜板を持つ液圧ポンプの第1実施形態を示す。1 shows a first embodiment of a hydraulic pump having a rotating swash plate. 液圧ポンプの第2実施形態を示す。2 shows a second embodiment of a hydraulic pump. 液圧ポンプの第3実施形態を示す。3 shows a third embodiment of a hydraulic pump. 図5の液圧ポンプの断面図である。It is sectional drawing of the hydraulic pump of FIG. 図5の液圧ポンプの別の断面図である。FIG. 6 is another cross-sectional view of the hydraulic pump in FIG. 5. 図5の液圧ポンプの回転弁の詳細図である。It is detail drawing of the rotary valve of the hydraulic pump of FIG. 図5の液圧ポンプの回転弁の詳細図である。It is detail drawing of the rotary valve of the hydraulic pump of FIG. 斜板の詳細図である。It is detail drawing of a swash plate. スリッパ組立体の詳細図である。It is detail drawing of a slipper assembly. 2ピース型回転弁の図である。It is a figure of a two-piece type rotary valve. 重大な摩耗を示す回転弁である。It is a rotary valve that shows significant wear. 回転弁の第1バージョンを示すポンプの断面図である。It is sectional drawing of the pump which shows the 1st version of a rotary valve. 図16の回転弁のシール部の第1図である。FIG. 17 is a first view of a seal portion of the rotary valve of FIG. 16. 図17Aのシール部の第2図である。It is a 2nd figure of the seal part of FIG. 17A. シール部の表面を横切る圧力低下を示す、図17Aのシール部の断面図である。FIG. 17B is a cross-sectional view of the seal portion of FIG. 17A showing a pressure drop across the surface of the seal portion. 回転弁に取り付けられた図17Aのシール部の第1図である。FIG. 17B is a first view of the seal portion of FIG. 17A attached to a rotary valve. 回転弁に取り付けられた図17Aのシール部の第2図である。FIG. 17B is a second view of the seal portion of FIG. 17A attached to the rotary valve. 図16の回転弁を使用するポンプ全体の第1断面図である。It is 1st sectional drawing of the whole pump which uses the rotary valve of FIG. 回転弁が図18の位置から90°回転している、図16の回転弁を使用するポンプ全体の第2断面図である。FIG. 17 is a second cross-sectional view of the entire pump using the rotary valve of FIG. 16 with the rotary valve rotated 90 ° from the position of FIG. 弁穴内部の図16の回転弁及びシール弁の上面図である。FIG. 17 is a top view of the rotary valve and the seal valve of FIG. 16 inside the valve hole. 回転弁の第2バージョンを示すポンプの断面図である。It is sectional drawing of the pump which shows the 2nd version of a rotary valve. 図21の回転弁に取り付けられたシール部の第1図である。FIG. 22 is a first view of a seal portion attached to the rotary valve of FIG. 21. 図21の回転弁に取り付けられたシール部の第2図である。FIG. 22 is a second view of a seal portion attached to the rotary valve of FIG. 21. シール部の表面を横切る圧力低下を示す図21のシール部の断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view of the seal portion of FIG. 21 showing a pressure drop across the surface of the seal portion. 弁穴内部の図21の回転弁及びシール部の上面図である。It is a top view of the rotary valve and seal part of FIG. 21 inside a valve hole. 回転弁の第3バージョンを示すポンプの断面図である。It is sectional drawing of the pump which shows the 3rd version of a rotary valve. 図25のポンプの回転弁及びシャフトの断面図である。It is sectional drawing of the rotary valve and shaft of the pump of FIG. 軸面シールの実施形態及びラジアル面シールの実施形態を示す。3 illustrates an axial face seal embodiment and a radial face seal embodiment. 回転面シールの部分図である。It is a fragmentary figure of a rotating surface seal. 軸面シールの斜視図である。It is a perspective view of a shaft surface seal. 図27のラジアル面シールの実施形態及び回転面シール実施形態を有する二面ポンプを示す。28 shows a dual face pump having the radial face seal embodiment and the rotating face seal embodiment of FIG. 弁及びラジアル面シールの断面図であり、弁のラジアル面シールにおける圧力勾配を示す。FIG. 3 is a cross-sectional view of a valve and radial face seal showing the pressure gradient in the radial face seal of the valve. 弁内の通路に対するOリングを示す断面図である。It is sectional drawing which shows O-ring with respect to the channel | path in a valve.

図4は、液圧ポンプ2を示す。ポンプ2は、ハウジング4を含む。シャフト−弁(シャフト及び弁)6は、ハウジング4の長さ全体に延びる。シャフト−弁6は、ポンプ2内の力及び/又はモーメントを平衡化できるようにする。力及び/又はモーメントの平衡化の結果、ポンプ内の機械的軸受の必要性が減少する。従って、ポンプ2の構造及び機能は、ポンプ2にローラー要素軸受を必要としないので、作動時に転がり要素軸受の機能によって制限されない。   FIG. 4 shows the hydraulic pump 2. The pump 2 includes a housing 4. A shaft-valve (shaft and valve) 6 extends the entire length of the housing 4. The shaft-valve 6 allows the forces and / or moments in the pump 2 to be balanced. As a result of force and / or moment balancing, the need for mechanical bearings in the pump is reduced. Thus, the structure and function of the pump 2 is not limited by the function of the rolling element bearings during operation because the pump 2 does not require roller element bearings.

ポンプ2のこの実施形態は、シャフト−弁6の中に複数の通路10a及び10bを有する。ポンプ2全体を通過する流体の流れ及び回転斜板8の回転は、シャフト−弁6に対する力及び/又はモーメントを生じる。流体の流れは斜板の回転の結果として生じる。ピストンは、回転斜板との係合の結果生じる往復を介して流体の流れを生じる。従って、回転斜板(及び流体の流れ)は、ポンプに対する力を生じる。複数の通路10a及び10bは、シャフト−弁6に対する力及び/又はモーメントが平衡化されるようにシャフト−弁6の中に構成される。   This embodiment of the pump 2 has a plurality of passages 10 a and 10 b in the shaft-valve 6. The flow of fluid through the entire pump 2 and the rotation of the rotary swash plate 8 produce forces and / or moments on the shaft-valve 6. Fluid flow occurs as a result of swashplate rotation. The piston produces a fluid flow through reciprocation resulting from engagement with the rotating swash plate. Thus, the rotating swashplate (and fluid flow) creates a force on the pump. A plurality of passages 10a and 10b are configured in the shaft-valve 6 so that forces and / or moments on the shaft-valve 6 are balanced.

シャフトから分離した回転弁は特定の実施形態においては有利であり、これについては下で詳細に論じる。但し、この実施形態においては、通路10a及び10bは、シャフト−弁6と一体的であり、回転弁及びシャフトの機能は単一の構成部品即ちシャフト−弁6によって実施されるので、別個の回転弁を必要としない。本明細書において開示するような回転弁を持たない従来の非回転シリンダブロックポンプを図1に示す。   A rotary valve separate from the shaft is advantageous in certain embodiments and is discussed in detail below. However, in this embodiment, the passages 10a and 10b are integral with the shaft-valve 6 and the functions of the rotary valve and shaft are performed by a single component or shaft-valve 6 so that separate rotations are possible. Does not require a valve. A conventional non-rotating cylinder block pump without a rotary valve as disclosed herein is shown in FIG.

斜板8は、シャフト−弁6に接続され、シャフト−弁6の軸に直交する軸28の周りで傾斜するように好ましく構成される。斜板8は、第1の複数のスリッパ組立体14(slipper assemblies,すべり金組立体)に結合された第1面12を有する。スリッパ組立体14と斜板8との間の接触を図5に示す。シャフト−弁6は、ハウジング4内において、自身の物理的軸16の周りで自動調心(self-centering)する。即ちシャフト−弁6の回転軸は、シャフト−弁の対称軸とできる限り整列する。斜板8は、二面斜板である。斜板8はディスク形であり、ディスクの中央を通過する平面を挟んで対称形である。第1面12は、平面状表面であることが好ましい。斜板8は、同様に平面状表面であることが好ましい第2面20を有する。斜面8の第1面12と第2面20は、相互に対向する。第2の複数のスリッパ組立体50は、斜板8の第2面20に結合される。   The swash plate 8 is connected to the shaft-valve 6 and is preferably configured to tilt about an axis 28 perpendicular to the axis of the shaft-valve 6. The swash plate 8 has a first surface 12 coupled to a first plurality of slipper assemblies (slipper assemblies). The contact between the slipper assembly 14 and the swash plate 8 is shown in FIG. The shaft-valve 6 is self-centering within the housing 4 about its own physical axis 16. That is, the axis of rotation of the shaft-valve 6 is aligned as much as possible with the axis of symmetry of the shaft-valve. The swash plate 8 is a two-sided swash plate. The swash plate 8 has a disk shape and is symmetrical with respect to a plane passing through the center of the disk. The first surface 12 is preferably a planar surface. The swash plate 8 has a second surface 20 which is likewise preferably a planar surface. The first surface 12 and the second surface 20 of the slope 8 face each other. The second plurality of slipper assemblies 50 are coupled to the second surface 20 of the swash plate 8.

両側ポンプ(double sided pumps)においてウェッジ形斜板を使用することが、先行技術においては支配的であった。しかし、このポンプ2において、斜板の第1面12と斜板の第2面20は、相互にできる限り平行に近い。第1面12と第2面20が相互に絶対的に平行である必要はない。但し、第1面12と第2面20が平行に近ければ、それだけ、シャフト−弁6に対する力及び/又はモーメントの完全な平衡化に近くなる。   The use of wedge-shaped swash plates in double sided pumps has been dominant in the prior art. However, in this pump 2, the first surface 12 of the swash plate and the second surface 20 of the swash plate are as close to parallel as possible. The first surface 12 and the second surface 20 do not have to be absolutely parallel to each other. However, the closer the first surface 12 and the second surface 20 are to parallel, the closer to perfect balance of forces and / or moments on the shaft-valve 6.

スリッパ組立体14の各々は、ピストン18を含む。ハウジング4は、各ピントン18のシリンダブロックとして作用する。ポンプ2において、ハウジング4は非回転であり、各ピストン18は、シャフト−弁6及び斜板8が回転する間、円周に対して静止したままである。これは、シリンダブロックが回転する先行技術のポンプと対照的である。   Each of the slipper assemblies 14 includes a piston 18. The housing 4 acts as a cylinder block for each pinton 18. In the pump 2, the housing 4 is non-rotating and each piston 18 remains stationary with respect to the circumference while the shaft-valve 6 and swash plate 8 rotate. This is in contrast to prior art pumps in which the cylinder block rotates.

図6を参照すると、第1の複数のスリッパ組立体14は、斜板8の第1面12に結合され、第2の複数のスリッパ組立体50は第2面20に結合される。各スリッパ組立体14の端部には、スリッパシュー24が在る。スリッパシュー24は、斜板8の表面に沿って所定の距離44を滑動できる。スリッパシュー24と斜板8の2つの面12及び20との間の結合は、流体軸受(fluid bearing)を介して得られる。従って、スリッパシュー24は、斜板8の表面に沿って自由に滑動する。   Referring to FIG. 6, the first plurality of slipper assemblies 14 are coupled to the first surface 12 of the swash plate 8, and the second plurality of slipper assemblies 50 are coupled to the second surface 20. There is a slipper shoe 24 at the end of each slipper assembly 14. The slipper shoe 24 can slide a predetermined distance 44 along the surface of the swash plate 8. The connection between the slipper shoe 24 and the two faces 12 and 20 of the swash plate 8 is obtained via a fluid bearing. Accordingly, the slipper shoe 24 slides freely along the surface of the swash plate 8.

ピン22は、シャフト−弁6の一端に対して一定距離で斜板8を固定する。斜板8を固定するために使用される手段に関係なく、斜板8は、シャフト−弁6の軸に対して斜めの又は直交する軸28の周りで調節可能であるように構成される。斜板8の傾斜角度の増減は、液圧ポンプ2の行程容量即ちシャフト回転当りの容量変位を調節する。斜板8の傾斜角度が大きければ、それだけポンプ2の回転当りの行程容量が大きくなる。斜板8の傾斜角度が大きくなると、スリッパ組立体14及び50のピストン18の各々のストロークが増大する。従って、ピストン18を収容するピストン穴18は、より多くの流体を収容でき、それによって行程容量を増大できる。   The pin 22 fixes the swash plate 8 at a fixed distance with respect to one end of the shaft-valve 6. Regardless of the means used to secure the swash plate 8, the swash plate 8 is configured to be adjustable about an axis 28 that is oblique or orthogonal to the axis of the shaft-valve 6. Increasing or decreasing the inclination angle of the swash plate 8 adjusts the stroke capacity of the hydraulic pump 2, that is, the displacement of the displacement per shaft rotation. The greater the inclination angle of the swash plate 8, the greater the stroke capacity per rotation of the pump 2. As the inclination angle of the swash plate 8 increases, the stroke of each of the pistons 18 of the slipper assemblies 14 and 50 increases. Accordingly, the piston hole 18 that accommodates the piston 18 can accommodate more fluid, thereby increasing the stroke capacity.

ピストン18を作動するために、シャフト−弁6はその軸16上で回転する。シャフト−弁6の回転は、斜板8を軸16の周りで回転させる。斜板8が傾斜すると、斜板8とスリッパ組立体14及び50の相互作用は、各ピストン18の個々の軸に沿ってピストン18を往復させる。各スリッパ組立体14及び50と斜板8との間の相互作用は、斜板8とスリッパ組立体14及び50との間の流体軸受の存在によって強化される。流体軸受は、ピストン及びスリッパの中心を通過して供給される高圧流体によって与えられる。   To actuate the piston 18, the shaft-valve 6 rotates on its axis 16. The rotation of the shaft-valve 6 causes the swash plate 8 to rotate about the axis 16. As the swash plate 8 tilts, the interaction between the swash plate 8 and the slipper assemblies 14 and 50 causes the piston 18 to reciprocate along the individual axis of each piston 18. The interaction between each slipper assembly 14 and 50 and the swash plate 8 is enhanced by the presence of a hydrodynamic bearing between the swash plate 8 and the slipper assemblies 14 and 50. The hydrodynamic bearing is provided by a high pressure fluid supplied through the center of the piston and slipper.

斜板8は、ピン22の軸28の周りで傾斜可能である。作動上、シャフト−弁6の回転軸16に対して斜板8を傾斜(即ち角度位置)させるための手段32が斜板8に接続される。斜板8を傾斜させるための手段32は、油圧ジャッキ又はシリンダなどの液圧手段、機械的入力に反応する機械的ドッグボーン組立体(dog-bone assembly)、電気手段、歯車装置又はこれらの任意の組合せのいずれでもよい。シャフト−弁6は、ポンプ2の作動時に意図しないが時には避けがたい偏心回転(及び中心回転)を生じる可能性がある。従って、自動調心式(self-centering)のシャフト−弁6を持つことが有利である。図4に示すように、複数の通路10a及び10bは、ポンプ全体を通じて、シャフト−弁6の中へ流体を受け入れ、その周りで流体を導き、シャフト−弁から流体を排出する。複数のピストンの各々は、シャフト−弁6と同軸に弧状(arcuately)に配置される。複数のピストン18は、2つのセットにグループ分けされ、ハウジング4の両端に在り、それぞれ斜板8の面12及び20と係合する。   The swash plate 8 can be tilted around the axis 28 of the pin 22. In operation, means 32 for inclining (ie angular position) the swash plate 8 with respect to the axis of rotation 16 of the shaft-valve 6 is connected to the swash plate 8. The means 32 for inclining the swash plate 8 may be hydraulic means such as hydraulic jacks or cylinders, mechanical dog-bone assemblies responsive to mechanical inputs, electrical means, gearing or any of these Any combination of these may be used. The shaft-valve 6 can cause an eccentric rotation (and center rotation) that is not intended but sometimes unavoidable during operation of the pump 2. It is therefore advantageous to have a self-centering shaft-valve 6. As shown in FIG. 4, a plurality of passages 10a and 10b receive fluid through the entire pump into the shaft-valve 6 and direct fluid therethrough and drain fluid from the shaft-valve. Each of the plurality of pistons is arranged arcuately coaxially with the shaft-valve 6. The plurality of pistons 18 are grouped into two sets, which are at both ends of the housing 4 and engage the surfaces 12 and 20 of the swash plate 8, respectively.

ハウジング4は、ポンプにおいて流体を受け入れるための少なくとも1つの入口通路36と、ポンプ2から流体を排出するための少なくとも1つの出口通路38とを有する。シャフトの各端の通路10a及び10bは、概ね180°離間する。   The housing 4 has at least one inlet passage 36 for receiving fluid in the pump and at least one outlet passage 38 for discharging fluid from the pump 2. The passages 10a and 10b at each end of the shaft are approximately 180 ° apart.

図6から分かるように、流体は、入口通路36においてハウジング4へ進入し、低圧キャビティ46を進行する。流体は、低圧ポート40a及び40b及び低圧通路10b(図4)を介して複数のピストン穴48へ進入する。シャフト−弁6が回転する時、低圧通路10bは、低圧ポート40a及び40bと連続的に整列する。高圧通路10aは、高圧ポート42a及び42b(図6)と連続的に整列する。高圧ポート42a及び42bは、ライン52a及び52bを介して出口通路38と連結する。   As can be seen from FIG. 6, fluid enters the housing 4 in the inlet passage 36 and travels through the low pressure cavity 46. The fluid enters the plurality of piston holes 48 via the low pressure ports 40a and 40b and the low pressure passage 10b (FIG. 4). When the shaft-valve 6 rotates, the low pressure passage 10b is continuously aligned with the low pressure ports 40a and 40b. High pressure passage 10a is continuously aligned with high pressure ports 42a and 42b (FIG. 6). The high pressure ports 42a and 42b are connected to the outlet passage 38 via lines 52a and 52b.

シャフト−弁6に作用する力(主にピストンに対する高圧流体力によって発生したモーメントによって生じる)は、通路10a及び10bの形状及び設置位置によって平衡化される。図4を更に参照すると、通路10aが高圧ポート42aと係合したとき、動力学的に通路10aに対向する即ちポンプに対する力を平衡化させる通路10bは、低圧ポート40bと係合する。これは、スリッパ組立体8の位置が斜板8上において概ね対向するので(即ち、斜板8が傾斜し回転する時、1つのスリッパ組立体はその穴から滑り出て、それによって真空を生成し、一方これに対向するスリッパ組立体はその穴に滑り込んで、穴の内部の流体に高圧を生成するのを助ける)、スリッパ組立体の作用が相互に対向するためである。効果は、ポンプ2内の流体の流れによって生じるポンプ2に対する力が斜板8に対するスリッパ組立体14及び50の力を平衡化することである。   The force acting on the shaft-valve 6 (mainly caused by the moment generated by the high pressure fluid force on the piston) is balanced by the shape and installation position of the passages 10a and 10b. With further reference to FIG. 4, when the passage 10a engages the high pressure port 42a, the passage 10b that kinetically opposes the passage 10a, ie, balances the force on the pump, engages the low pressure port 40b. This is because the position of the slipper assembly 8 is generally opposite on the swash plate 8 (ie, when the swash plate 8 tilts and rotates, one slipper assembly slides out of its hole, thereby creating a vacuum. However, the opposing slipper assembly slides into the hole and helps create a high pressure in the fluid inside the hole), because the action of the slipper assembly is opposed to each other. The effect is that the force on the pump 2 caused by the flow of fluid in the pump 2 balances the force of the slipper assemblies 14 and 50 against the swash plate 8.

斜板8の面12及び20は、シャフト−弁6に対して斜板8が傾斜する(傾斜角度(swash angle)として知られる)ので、斜板8の高圧側半分上のスリッパ組立体14に圧力を加える。各スリッパ組立体14及び50の各スリッパシュー24は、力を受けて、各それぞれのピストン18に対して圧力を加える。ピストンはピストン穴48内の流体と流通する。図4に示すように、このプロセスは、4つの異なる力/モーメント(F1,u、F1,l、M1、M2)を生じる。軸荷重(F1)は、斜板8によって支えられる。軸荷重には、等しくかつ対向する2つの成分(F1u及びF1l)がある。背中合わせのピストン配列には相殺作用(trade-off)がある。軸荷重の完全平衡は、ゼロインデクシング(zero indexing)(即ち、非整列(misalignment))で得ることができるが、インデクストピストン(indexed piston)は、ゼロでない正味軸荷重を生じる。但し、背中合わせピストンのインデクシングは、軸荷重の適切な平衡を与え、インデクシングの利点は、流れの波紋(flow ripple,即ち、振動、騒音、圧力・流量の波動)を大幅に減少できる(即ち、ゼロインデクシングの振幅の半分近く)ことである。 The surfaces 12 and 20 of the swash plate 8 are in contact with the slipper assembly 14 on the high pressure side half of the swash plate 8 because the swash plate 8 is inclined relative to the shaft-valve 6 (known as the swash angle). Apply pressure. Each slipper shoe 24 of each slipper assembly 14 and 50 receives force and applies pressure against each respective piston 18. The piston is in fluid communication with the fluid in the piston hole 48. As shown in FIG. 4, this process produces four different forces / moments (F 1, u , F 1, l , M 1 , M 2 ). The axial load (F 1 ) is supported by the swash plate 8. The axial load has two equal and opposite components (F 1u and F 1l ). The back-to-back piston arrangement has a trade-off. A perfect balance of axial load can be obtained with zero indexing (ie, misalignment), but an indexed piston results in a non-zero net axial load. However, back-to-back piston indexing provides a proper balance of axial loads, and the benefits of indexing can greatly reduce flow ripple (ie, vibration, noise, pressure and flow waves) (ie, zero). That is nearly half the amplitude of the indexing).

ラジアル荷重(F2)は、シャフト−弁6によって支えられる。ラジアル荷重には2つの成分(F2,u、F2,l)がある。これらの成分F2,u及びF2,lは、相互に等しくかつ対向し、それによって、ゼロ正味ラジアル荷重を生じる。モーメント(M1)は、斜板8によって支えられ、ピボットピン22を介してシャフト−弁6へ伝達される。これに等しくかつ対向するモーメント(M2)は、高圧通路10aと低圧通路10bとの間の差圧によってシャフト−弁6によって支えられる(M2は、F2,u及びF2,lによって生成される)。もう1つの力/モーメントは、回転軸の周りのモーメント(Mz)であり、シャフト−弁6を駆動するために必要な入力トルクがこれに反応する。従って、シャフト−弁6及びその他の全ての回転部材は平衡化される。回転部材の平衡は傾斜角度とは無関係である。 The radial load (F 2 ) is supported by the shaft-valve 6. The radial load has two components (F 2, u and F 2, l ). These components F 2, u and F 2, l are equal and opposite each other, thereby producing a zero net radial load. The moment (M 1 ) is supported by the swash plate 8 and transmitted to the shaft-valve 6 via the pivot pin 22. An equal and opposite moment (M 2 ) is supported by the shaft-valve 6 by the differential pressure between the high pressure passage 10a and the low pressure passage 10b (M 2 is generated by F 2, u and F 2, l . ) Another force / moment is the moment (M z ) about the axis of rotation, to which the input torque required to drive the shaft-valve 6 reacts. Thus, the shaft-valve 6 and all other rotating members are balanced. The balance of the rotating member is independent of the tilt angle.

図4及び図6に示すハウジング4は、部品4a及び4bを含む2ピース型ハウジングである。但し、ハウジングは、一体型であるか又は多くの構成部品を持つことができる。ハウジング4が多数の構成部品を持つ場合、構成部品の間に静止シール例えばOリングまたはガスケットを設置すると有利である。構成部品は、フランジ又はソケット式接続によって一緒に保持できる。2部品構成の場合、第1の静止ハウジング/シリンダブロック4aは、第1の複数のピストンを囲繞し、第2の静止ハウジング/シリンダブロック4bは、第2の複数のピストンを囲繞する。   The housing 4 shown in FIGS. 4 and 6 is a two-piece housing including parts 4a and 4b. However, the housing can be integral or have many components. If the housing 4 has a large number of components, it is advantageous to install a static seal, such as an O-ring or gasket, between the components. The components can be held together by a flange or socket connection. In the two-part configuration, the first stationary housing / cylinder block 4a surrounds the first plurality of pistons, and the second stationary housing / cylinder block 4b surrounds the second plurality of pistons.

図4及び6に示すように、斜板8の第1面12に結合される構成部品は、斜板8の第2面20に結合される構成部品に対して斜板8を挟んで実質的に対称形である。但し、本明細書において開示するポンプは、図4及び6に示す両側構成に限定されない。図7に示すように、片側ポンプ(single sided pump)402の実施形態が想定される。片側ポンプ402において、斜板408は、ポンプ402の一方の軸端に構成される。この場合、この実施形態においては対向するスリッパ組立体のセットが存在しないので、流体軸受403がより必要となる。単一セットのスリッパ組立体が使用されている。従って、斜板の回転及び流体力によって生成されるモーメント及び力をゼロにできる。軸力を補正するために、ノッチ415又は同様のレリーフをシャフト−弁402に加えて、ハウジング404の縁417と係合できる。   As shown in FIGS. 4 and 6, the component connected to the first surface 12 of the swash plate 8 is substantially sandwiched between the component connected to the second surface 20 of the swash plate 8 and the swash plate 8. It is symmetrical. However, the pump disclosed in the present specification is not limited to the double-sided configuration shown in FIGS. As shown in FIG. 7, an embodiment of a single sided pump 402 is envisioned. In the one-side pump 402, the swash plate 408 is configured at one shaft end of the pump 402. In this case, there is no set of opposing slipper assemblies in this embodiment, so more fluid bearings 403 are required. A single set of slipper assemblies is used. Therefore, the moment and force generated by the rotation of the swash plate and the fluid force can be made zero. A notch 415 or similar relief can be added to the shaft-valve 402 to engage the edge 417 of the housing 404 to compensate for axial forces.

少なくとも1つの付加的ポンプ(図示せず)が単一ハウジングに含まれかつ実質的に第1及び/又は第2ポンプと同様に構成されることが想定できる。この場合、付加的ポンプは、ハウジング内において第1及び第2ポンプに平行に配置される。従って、複数のポンプは、2つ又はそれ以上のシャフト−弁がハウジング内に在りかつ相互に平行であるように、単一のハウジング内に収容される。ハウジング内での各ポンプの作動は、ハウジング内において他のポンプの作動から完全に独立できる。   It can be envisaged that at least one additional pump (not shown) is contained in a single housing and configured substantially similar to the first and / or second pump. In this case, the additional pump is arranged in the housing parallel to the first and second pumps. Thus, the plurality of pumps are housed in a single housing such that two or more shaft-valves are in the housing and parallel to each other. The operation of each pump within the housing can be completely independent of the operation of other pumps within the housing.

液圧ポンプの更なる実施形態においては、シャフト−弁6が自由度少なくとも3できれば自由度4で運動するように設計される。線形自由度(linear freedom,並進自由度)2及び線形自由度に直交する軸の周りの回転自由度少なくとも1を持つ。   In a further embodiment of the hydraulic pump, the shaft-valve 6 is designed to move with a degree of freedom of 4 if possible. It has 2 linear degrees of freedom and at least 1 rotational degree of freedom about an axis orthogonal to the linear degrees of freedom.

図8〜12に示す本発明のポンプ502の付加的実施形態において、シャフト及び弁は以前の実施形態のように一体化されない。特に図8及び9を参照すると、ポンプ502の構成部品は、ポンプハウジング504を含み、ポンプハウジングは、シャフト506、斜板508、抑え板(hold-down plate)510、1つ又はそれ以上のCクリップ512、回転弁514、シリンダブロック516、マニホルド518、斜板508の角度を設定するための斜板制御リンク520、複数のピストン522及び複数のスリッパ組立体524を収容する。スリッパ組立体524の各々は、スリッパシュー526、スリッパボール528及びスリッパネック530を含み、各スリッパネック530は、スリッパシュー526をそれぞれのスリッパボール528に接続する。   In an additional embodiment of the pump 502 of the present invention shown in FIGS. 8-12, the shaft and valve are not integrated as in the previous embodiment. With particular reference to FIGS. 8 and 9, the components of pump 502 include a pump housing 504, which includes shaft 506, swash plate 508, hold-down plate 510, one or more Cs. The clip 512, the rotary valve 514, the cylinder block 516, the manifold 518, the swash plate control link 520 for setting the angle of the swash plate 508, the plurality of pistons 522, and the plurality of slipper assemblies 524 are accommodated. Each of the slipper assemblies 524 includes a slipper shoe 526, a slipper ball 528, and a slipper neck 530, with each slipper neck 530 connecting the slipper shoe 526 to a respective slipper ball 528.

シャフト506は、ポンプハウジング504の中心軸に沿って配置される。シャフト506の一端は、ポンプハウジング504の外部へ延びて、スプライン532を含む。スプライン532は、モーターの歯車、クランク、フライホイール又はその他の運動伝達機構に取り付けるために歯が設けられている。シャフト506は、ポンプ502の各端部の複数の軸受によって所定の位置に保持される。   The shaft 506 is disposed along the central axis of the pump housing 504. One end of the shaft 506 extends outside the pump housing 504 and includes a spline 532. The spline 532 is toothed for attachment to a motor gear, crank, flywheel or other motion transmission mechanism. The shaft 506 is held in place by a plurality of bearings at each end of the pump 502.

弁514とシャフト506との間の接続部は、シャフトから弁への力の伝達を、シャフトの回転軸の周りのトルク及び回転軸に沿ったスラスト荷重に制限するように構成される。弁514は、弁514に対する力及び/又はモーメントの関数としての制御された漏出割合(leakage rates)によってシリンダブロック516内で平衡化される。   The connection between the valve 514 and the shaft 506 is configured to limit the transmission of force from the shaft to the valve to torque around the axis of rotation of the shaft and thrust load along the axis of rotation. Valve 514 is balanced in cylinder block 516 by controlled leakage rates as a function of force and / or moment on valve 514.

液圧ポンプ502は、非回転シリンダブロックを介して流体を取り入れて、回転弁514を通して流体を送る。回転弁514は、入口ポート536及び排出ポート612並びにシリンダブロック516内の複数のピストン穴546と常時流通している。   The hydraulic pump 502 takes fluid through the non-rotating cylinder block and sends the fluid through the rotary valve 514. The rotary valve 514 is always in communication with the inlet port 536, the discharge port 612, and the plurality of piston holes 546 in the cylinder block 516.

1つの実施形態において、図10及び図11A〜11Bを参照すると、低圧流体は、入口ポート536を通過してポンプへ進入して入口キャビティ602へ入る。この流体は、弁入口通路614によって複数のピストン穴546へ進む。弁入口通路614と連通する各ピストン522は、ピストン穴546から押し出される。ピストン穴546が弁入口通路614から閉鎖されると、低圧流体は閉じ込められる。弁514が引き続き回転すると、ピストン522はピストン穴546の中へ押し込められ、それによって、穴546内部の流体を圧縮する。同時に、ピストン穴546は、弁排出通路616へ向けて開き始める。弁排出通路616は、ピストン穴546からの高圧流体を排出キャビティ618へ送れるようにし、流体は、出口キャビティ612の端部の排出ポート612を通過してポンプから出て行く。ピストンを動かすために必要な力は、シャフト506への入力トルクによって与えられる(図9)。このトルクは、ピボットピン534へ伝達され(図9)、その後斜板508へ伝達される。   In one embodiment, referring to FIGS. 10 and 11A-11B, the low pressure fluid enters the pump through the inlet port 536 and into the inlet cavity 602. This fluid travels through the valve inlet passage 614 to the plurality of piston holes 546. Each piston 522 communicating with the valve inlet passage 614 is pushed out from the piston hole 546. When the piston hole 546 is closed from the valve inlet passage 614, the low pressure fluid is confined. As valve 514 continues to rotate, piston 522 is forced into piston bore 546, thereby compressing fluid within bore 546. At the same time, the piston hole 546 begins to open toward the valve discharge passage 616. The valve discharge passage 616 allows high pressure fluid from the piston hole 546 to be sent to the discharge cavity 618, and the fluid exits the pump through the discharge port 612 at the end of the outlet cavity 612. The force required to move the piston is provided by the input torque to the shaft 506 (FIG. 9). This torque is transmitted to the pivot pin 534 (FIG. 9) and then to the swash plate 508.

シャフト506のスプライン532とは反対の端部において、回転弁514はCクリップ512を介して取り付けられて、所定の位置に保持される。シャフト506が回転するたびに、回転弁514は、同じ回転速度で回転する。同様に、シャフト506の両端の間に、斜板508は、ピン534を介してシャフト506に接続される。シャフト506が回転するたびに、斜板508は、シャフト506と同じ回転速度で回転する。シャフト506は、回転運動伝達要素として機能し、外部モーターから回転運動を受けて、回転弁514及び斜板508を回転させ、それによって、ポンプ力を生成する。   At the end of the shaft 506 opposite to the spline 532, the rotary valve 514 is attached via a C-clip 512 and held in place. Each time the shaft 506 rotates, the rotary valve 514 rotates at the same rotational speed. Similarly, the swash plate 508 is connected to the shaft 506 via a pin 534 between both ends of the shaft 506. Each time the shaft 506 rotates, the swash plate 508 rotates at the same rotational speed as the shaft 506. The shaft 506 functions as a rotational motion transmission element, receives rotational motion from an external motor, and rotates the rotary valve 514 and the swash plate 508, thereby generating pump force.

又は、シャフト506は、回転弁を通過する流体から斜板からの回転運動を受け取り、回転運動はスプライン532を回転させる回転運動に変換される(即ち、ポンプをモーターとして逆に作用させる)。流れを逆転させる(オーバーセンターにする(going over center)とも呼ばれる)ためには、付加的交差通路を、現在あるところとは反対の弁の側に追加しなければならない。付加的交差通路を追加する理由は、高圧交差通路が低圧になり、低圧交差通路が高圧になるからである。   Alternatively, the shaft 506 receives rotational motion from the swash plate from fluid passing through the rotary valve, and the rotational motion is converted to rotational motion that rotates the spline 532 (ie, the pump acts as a motor in reverse). In order to reverse the flow (also called going over center), an additional crossing passage must be added on the side of the valve opposite to where it is currently. The reason for adding the additional crossing passage is that the high pressure crossing passage becomes low pressure and the low pressure crossing passage becomes high pressure.

図12を参照すると、斜板508は、ピン534を介してシャフト506に取り付けられる。シャフト506のピン534は、斜板506を傾斜させ、それによってシャフト506の軸に対して斜板508の軸を変更できるようにする。中空ステム554が斜板508の底面から延びる。シャフト506と係合するピン534は、ステム554内に配置される。ステム554が斜板508から延びるところ以外は、斜板508の底面は平坦である。斜板508の表面がこのように平担なので、斜板508の平坦な底部とスリッパシュー(これについては下で更に詳細に説明する)との間の滑動作用が可能になる。   Referring to FIG. 12, the swash plate 508 is attached to the shaft 506 via a pin 534. Pin 534 of shaft 506 tilts swash plate 506, thereby allowing the axis of swash plate 508 to change relative to the axis of shaft 506. A hollow stem 554 extends from the bottom surface of the swash plate 508. A pin 534 that engages the shaft 506 is disposed within the stem 554. Except where the stem 554 extends from the swash plate 508, the bottom surface of the swash plate 508 is flat. This flat surface of the swash plate 508 allows for a sliding motion between the flat bottom of the swash plate 508 and a slipper shoe (which will be described in more detail below).

ピン534は、シャフト506の軸の周りでの斜板508の回転を容易にする。ピン534は、トルク及びスラスト荷重を斜板508とシャフト506との間で伝達することを可能にする。ピン534の利点は、1ピース型斜板を可能にし、力が斜板508の両側に作用することによって構造的安定性を与える。   Pin 534 facilitates rotation of swash plate 508 about the axis of shaft 506. Pin 534 allows torque and thrust loads to be transmitted between swash plate 508 and shaft 506. The advantage of pin 534 allows for a one-piece swash plate and provides structural stability by force acting on both sides of swash plate 508.

これまでのポンプにおいて、回転シリンダブロックが使用された。従って、ハウジングをブロックに保持するボルトが必要であった。アキシャルポンプのハウジングは、2つの構成部品の組合せであり、ポンプは全てのボルトによって一緒に保持された。複数のピストンエリアの離脱力に対処する必要があったが、本発明の設計の場合、構成部品の重量及び軸受が課す力を考慮するだけで良い(1ピース型ハウジングなので)。これは、張力がボルトに作用しないので、ボルトの寿命がずっと長い点で有利である。また、ブロックとハウジングとの間の接合部内に作動流体を維持するためにシールも必要となるだろう。   In previous pumps, rotating cylinder blocks were used. Therefore, a bolt for holding the housing on the block has been required. The axial pump housing was a combination of two components, and the pump was held together by all bolts. Although it was necessary to deal with the detachment forces of multiple piston areas, the design of the present invention only requires consideration of the weight of the component and the force imposed by the bearing (since it is a one piece housing). This is advantageous in that the life of the bolt is much longer because no tension is applied to the bolt. A seal will also be required to maintain the working fluid in the interface between the block and the housing.

ポンプに対するラジアル荷重は、斜板の傾斜を制限することによって制限される。傾斜角度が小さいと側面荷重又はモーメントは小さい(ラジアル荷重は小さい)。従って、ラジアル軸受の重要性は減少し、より軽量の軸受を使用できる。更に、本発明のポンプは、より小さいストロークを可能にする。ピストンは、従来のピストンより短いが、幅広である。従って、本発明のポンプは、より小さい斜板傾斜角度で、従来のポンプと同量を変位できる。シリンダブロックは、ポンプハウジングと一体的である。固定シリンダブロックを持つ往復ポンプは、構造上の利点を有する。シリンダブロックの回転を取り除くことによって、求心力が排除され、より小さいサイズ及び体積の構造ユニットが可能になる。   The radial load on the pump is limited by limiting the inclination of the swash plate. When the tilt angle is small, the side load or moment is small (radial load is small). Thus, the importance of radial bearings is reduced and lighter bearings can be used. Furthermore, the pump of the present invention allows for smaller strokes. The piston is shorter than the conventional piston, but wider. Therefore, the pump of the present invention can be displaced by the same amount as the conventional pump with a smaller swash plate inclination angle. The cylinder block is integral with the pump housing. A reciprocating pump with a fixed cylinder block has structural advantages. By eliminating the rotation of the cylinder block, centripetal forces are eliminated and smaller size and volume structural units are possible.

また、斜板の傾斜角度がより小さいので(このポンプの作動のために必要なのは約12°以下である)、体積流量を減少することなく口径/ピストン直径を増大できる。直径が増大し斜板傾斜角度が減少することによって、荷重の大部分がラジアル荷重ではなく軸荷重となる。その結果、ピストンにおける摩擦及び摩耗が小さくなり、それによって、より高い機械的効率が得られる。一連の軸受542は、ピン534に直交する軸の周りのモーメント荷重に対応する。軸受542は、斜板508の高圧側と低圧側を平衡化するために、ピボットピン534の中心点の上下にある。   Also, since the tilt angle of the swash plate is smaller (less than about 12 ° is required for operation of this pump), the aperture / piston diameter can be increased without reducing the volumetric flow rate. By increasing the diameter and decreasing the swash plate inclination angle, most of the load is not a radial load but an axial load. As a result, the friction and wear on the piston is reduced, which results in higher mechanical efficiency. A series of bearings 542 accommodates moment loads about an axis orthogonal to the pin 534. The bearings 542 are above and below the center point of the pivot pin 534 to balance the high and low pressure sides of the swash plate 508.

斜板の傾斜軸及びスリッパボール528の中心は、斜板508の滑り面に平行の同一平面に沿って一線上に(in line along the same plane)ある。このような構成は、斜板508の滑り面に沿ったスリッパシュー526の行程のサイズを制限する。   The tilt axis of the swash plate and the center of the slipper ball 528 are in line along the same plane along the same plane parallel to the sliding surface of the swash plate 508. Such a configuration limits the stroke size of the slipper shoe 526 along the sliding surface of the swash plate 508.

レムニスケート(lemniscate,連珠形)は、無限大記号の形状に類似する。これは数字の8と説明することもできる。この形状は、スリッパシュー526がその変位中回転斜板508の下面(undersurface)を動き回るスリッパシュー526の経路を表す。レムニスケート経路に加えて、スリッパシュー526は、斜板508を360°動き回る(より明確には、斜板は非回転スリッパシュー526の周りを360°回転する)。スリッパシュー526は、斜板508が回転する時、半径方向に内向き及び外向きに移動する。この回転時に、スリッパ圧力ポケット550(図12及び13)内の流体は一貫してせん断力を受ける(sheared)。   The lemniscate is similar to the shape of an infinite symbol. This can also be described as the number 8. This shape represents the path of the slipper shoe 526 along which the slipper shoe 526 moves around the undersurface of the rotating swash plate 508 during its displacement. In addition to the Remnant skate path, the slipper shoe 526 moves 360 ° around the swash plate 508 (more specifically, the swash plate rotates 360 ° around the non-rotating slipper shoe 526). The slipper shoe 526 moves inward and outward in the radial direction when the swash plate 508 rotates. During this rotation, the fluid in the slipper pressure pocket 550 (FIGS. 12 and 13) is consistently sheared.

各スリッパシューのスリッパ圧力ポケット550は、斜板508の平坦な下面に当接するシューの平坦な表面の中心に位置する。各それぞれのスリッパシュー圧力ポケット550は、シュー/斜板境界面における流体圧力が常に各ピストン522ヘッドの流体圧力に比例するようにするために、流体供給源に接続される。   The slipper pressure pocket 550 of each slipper shoe is located at the center of the flat surface of the shoe that abuts the flat lower surface of the swash plate 508. Each respective slipper shoe pressure pocket 550 is connected to a fluid supply so that the fluid pressure at the shoe / swash plate interface is always proportional to the fluid pressure of each piston 522 head.

図13を参照すると、スリッパボール528は、スリッパボール受入れ部544においてピストン522と係合する。スリッパボール528は実際にピストン穴546へ進入でき、それがピストン522の長さを制限し、これによって、最大伸張のときのピストン522の露出表面(長さ)を制限し、これによって望ましくないモーメント荷重を減少する。ポンプ522の作動時に、ピストン522の軸運動はスリッパボール528へ伝達される。スリッパボール528はその中心の周りで回転もするので、側方運動及びその結果生じる力を生じる。側方力は、シャフトの回転軸に直交する軸の周りに望ましくないモーメントを生じる。このモーメントを減少するために、側方運動(及びその結果生じる力)が抑制される。側方運動及び力を抑制する1つの方法は、本明細書において説明するように、ピストン522のストロークを減少することである。   Referring to FIG. 13, the slipper ball 528 engages with the piston 522 at the slipper ball receiving portion 544. The slipper ball 528 can actually enter the piston hole 546, which limits the length of the piston 522, thereby limiting the exposed surface (length) of the piston 522 at maximum extension, thereby causing an undesirable moment. Reduce load. When the pump 522 is activated, the axial motion of the piston 522 is transmitted to the slipper ball 528. The slipper ball 528 also rotates about its center, causing lateral movement and resulting forces. Lateral forces produce an undesired moment about an axis perpendicular to the axis of rotation of the shaft. In order to reduce this moment, the lateral movement (and the resulting force) is suppressed. One way to suppress lateral movement and force is to reduce the stroke of the piston 522, as described herein.

斜板508はシャフトと一緒に回転するが、スリッパ組立体514は一緒に回転しない。斜板508とスリッパシュー526との間には流体フィルム状軸受576がある。スリッパシュー526の傾斜は常時変動するが、スリッパシュー526は、非回転ピストン522及び穴546との整列を維持する。従って、スリッパシュー526は、スリッパボール受入れ凹部572内でレムニスケート形に移動する。斜板508の下面におけるスリッパシュー526の経路は楕円形(円形ではなく)である。更に、スリッパシュー526及び抑え板510のみが章動運動する(nutate,すりこぎ運動)(即ち、軸の振動又は中心軸の周りでの傾斜軸の回転)。   Swash plate 508 rotates with the shaft, but slipper assembly 514 does not rotate with it. Between the swash plate 508 and the slipper shoe 526 is a fluid film bearing 576. Although the slope of the slipper shoe 526 varies constantly, the slipper shoe 526 maintains alignment with the non-rotating piston 522 and the hole 546. Accordingly, the slipper shoe 526 moves in a Remni skate shape within the slipper ball receiving recess 572. The path of the slipper shoe 526 on the lower surface of the swash plate 508 is elliptical (not circular). Further, only the slipper shoe 526 and the holding plate 510 are nutated (ie, nutate) (that is, the vibration of the shaft or the rotation of the tilt axis around the central axis).

抑え板510は、スリッパ組立体524を斜板508に対して所定の位置に保持する。抑え板510は、斜板508に固定的に係合する一連の軸受542によって斜板508上の所定の位置に維持される。斜板508上に抑え板510に組み立てるために、抑え板510は、その中心に貫通孔を有する。斜板508は、抑え板510の中心孔を通過して滑動し、一連の軸受542は、斜板508上を滑動する。   The holding plate 510 holds the slipper assembly 524 in a predetermined position with respect to the swash plate 508. The restraining plate 510 is maintained in place on the swash plate 508 by a series of bearings 542 that are fixedly engaged with the swash plate 508. In order to assemble the holding plate 510 on the swash plate 508, the holding plate 510 has a through hole at the center thereof. The swash plate 508 slides through the center hole of the restraining plate 510, and the series of bearings 542 slide on the swash plate 508.

抑え板510は、複数の開口部を備え、その各々が、それぞれのスリッパ組立体524のネック530を取り囲む。それぞれの特殊なワッシャ578は、スリッパシュー526と一体的に固定される。各ワッシャ578は、スリッパシューを、流体軸受576を介して常に斜板508の平坦な下面と当接するように維持する。抑え板510は、スリッパシュー526から独立して回転するのを防止され、同時に、抑え板510は、スリッパシュー526の動きを制限しない。抑え板510は、スリッパシュー526を斜板508と同平面に保持して、スリッパシュー526と斜板508との間の圧力を維持する。   The retainer plate 510 includes a plurality of openings, each of which surrounds the neck 530 of the respective slipper assembly 524. Each special washer 578 is fixed integrally with the slipper shoe 526. Each washer 578 keeps the slipper shoe in contact with the flat lower surface of the swash plate 508 via the fluid bearing 576 at all times. The restraining plate 510 is prevented from rotating independently of the slipper shoe 526, and at the same time, the restraining plate 510 does not limit the movement of the slipper shoe 526. The holding plate 510 holds the slipper shoe 526 in the same plane as the swash plate 508 and maintains the pressure between the slipper shoe 526 and the swash plate 508.

斜板508の角度は、2つのボリューム(空間)582及び584(図12)の一方の中へ流体を圧送(pumping)することによって調節される。流体は、外部供給源から第1ボリューム582の中へ圧送されてシフトピストン580を上昇させるか、第2ボリューム584の中へ圧送されてシフトピストン580を下降させる。シフトピストン580は、シャフト506を上下に液圧で作動して、斜板508の角度を変化させる。シフトピストンの変位は、外部から制御される。液圧制御は、外部液圧制御機構(図示せず)によって実施される。シフトピストン580の変位は、傾斜角度を変位させ、その結果、ピストン522を変位させて、流体の変位を生じる。   The angle of the swash plate 508 is adjusted by pumping fluid into one of the two volumes (spaces) 582 and 584 (FIG. 12). Fluid is pumped from an external source into the first volume 582 to raise the shift piston 580 or pumped into the second volume 584 to lower the shift piston 580. The shift piston 580 operates the shaft 506 up and down with a hydraulic pressure to change the angle of the swash plate 508. The displacement of the shift piston is controlled from the outside. The hydraulic pressure control is performed by an external hydraulic pressure control mechanism (not shown). Displacement of the shift piston 580 displaces the tilt angle, resulting in displacement of the piston 522 and fluid displacement.

更に図13を参照すると、作動流体は、スリッパボール528の貫通孔573を介してスリッパシュー圧力ポケット550へアクセスできる。作動流体は、シール及びスリッパシュー526と斜板508の平坦面との相互作用のための軸受の両方として作用する。ネック530は、スリッパシュー526をスリッパボール528に接続する。スリッパネック530は、スリッパボール528の貫通孔573の連続体である貫通孔574を有する。スリッパボール流体入口572は、ピストン貫通孔571と不変の流通を持ち、ピストン522によって圧送された高圧流体へアクセスできるようにする。このために、流体入口572は、スリッパボール528の不変の回転のために円錐形が好ましい。   Still referring to FIG. 13, the working fluid can access the slipper shoe pressure pocket 550 through the through hole 573 of the slipper ball 528. The working fluid acts as both a seal and a bearing for the interaction of the slipper shoe 526 and the flat surface of the swash plate 508. The neck 530 connects the slipper shoe 526 to the slipper ball 528. The slipper neck 530 has a through hole 574 that is a continuous body of the through hole 573 of the slipper ball 528. The slipper ball fluid inlet 572 has a constant flow with the piston through-hole 571 and provides access to the high pressure fluid pumped by the piston 522. For this reason, the fluid inlet 572 is preferably conical due to the constant rotation of the slipper ball 528.

図14を参照すると、回転弁514の1つの実施形態は、2ピース型組立体である。即ち、スラストプレート600及び弁体601は、スクリュー552(図9)、接着剤又はその他の適切な締結具によって一緒に保持される。2つの部品は、一緒に、1つの弁514として作用する。スラストプレート600は、シャフト506によって生成されこれを介して運ばれたスラスト荷重を支える。シャフト506は、トルク成分のみによって回転弁514を駆動する。シャフト506及び回転弁514は、弁のトルク又は回転運動に作用するためにのみ噛み合う。回転弁514は、入口602(図9)、排出通路616及び平衡化凹部(balancing recess)606a及び606bを含む。平衡化凹部606a及び606bは、シャフト6及び回転弁514が回転する時及びピストン522が揺動する時、これらの構成部品の運動によって生成されたモーメントが平衡化凹部606a及び606b内の圧力によって釣り合わされるように、作動流体を受け入れるように構成される。与圧ノッチ620はが排出通路616の先端縁において、回転弁の湾曲表面上に直接設置される。この与圧ノッチ620は、排出通路616における圧力の急激な上昇によって弁に生じる損傷を減少するために与えられる。与圧ノッチは、個々のポンプ室内の圧力上昇速度を制御して、圧力上昇によって生じるピストンに対する衝撃力を最小化する。ピストンに対する衝撃力を最小化することによって、スリッパシューと斜板との間の接触から生じて最終的に局部的環境に放出される付随的騒音が最小化される。   Referring to FIG. 14, one embodiment of the rotary valve 514 is a two piece assembly. That is, the thrust plate 600 and the valve body 601 are held together by screws 552 (FIG. 9), adhesive or other suitable fasteners. The two parts together act as one valve 514. Thrust plate 600 supports the thrust load generated and carried by shaft 506. The shaft 506 drives the rotary valve 514 only by a torque component. Shaft 506 and rotary valve 514 mesh only to affect the torque or rotary motion of the valve. The rotary valve 514 includes an inlet 602 (FIG. 9), a discharge passage 616, and balancing recesses 606a and 606b. When the shaft 6 and the rotary valve 514 rotate and when the piston 522 swings, the balancing recesses 606a and 606b balance the moment generated by the movement of these components by the pressure in the balancing recesses 606a and 606b. Configured to receive a working fluid. A pressure notch 620 is placed directly on the curved surface of the rotary valve at the distal edge of the discharge passage 616. This pressurization notch 620 is provided to reduce the damage caused to the valve by a sudden rise in pressure in the discharge passage 616. The pressurization notch controls the pressure rise rate within the individual pump chambers to minimize the impact force on the piston caused by the pressure rise. By minimizing the impact force on the piston, the incidental noise that results from contact between the slipper shoe and the swashplate and ultimately is released to the local environment is minimized.

スラストプレート600は、入口通路602と反対の回転弁514の上部に配置される。スラストプレート600の表面積は、ピストンの総表面積の半分に等しい(どの時点でも表面積の半分が高圧を受けるので)。アキシャルピストンポンプの主要な障害は、大きいスロスト荷重に対処することである。スラスト荷重は、ピストン穴546からピストンへ加わる高圧力が連続的にシフトすることによって生じる。穴内のピストンの位置に応じて、ピストンの半分は高圧流を持ち、残りの半分は低圧流を持つ。潤滑は、高圧又は低圧で発生する。荷重は、ピストンから、スリッパシュー526へ、斜板508へ、シフトピン534へ、そして最終的にシャフト506へ伝達される。スラストプレート600は、スラスト荷重に対抗作用するために使用される。スラストプレートがなければ、スラスト荷重は、シャフト506をシリンダブロック516から離れさせる。   The thrust plate 600 is disposed on the upper portion of the rotary valve 514 opposite to the inlet passage 602. The surface area of the thrust plate 600 is equal to half of the total surface area of the piston (since half of the surface area is subjected to high pressure at any point in time). A major obstacle for axial piston pumps is to deal with large thrust loads. The thrust load is generated by continuously shifting high pressure applied from the piston hole 546 to the piston. Depending on the position of the piston in the hole, half of the piston has a high pressure flow and the other half has a low pressure flow. Lubrication occurs at high or low pressure. The load is transmitted from the piston to the slipper shoe 526, to the swash plate 508, to the shift pin 534, and finally to the shaft 506. The thrust plate 600 is used to counteract the thrust load. Without the thrust plate, the thrust load causes the shaft 506 to move away from the cylinder block 516.

回転弁の表面に沿ったフィルム強度は小さい方の入口圧力値に対抗するのに充分なので、回転弁に低圧凹部を設置する必要がない。さらに、付加的な公差通路を追加すると、流体を過剰に損失することになる。   Since the film strength along the surface of the rotary valve is sufficient to counter the smaller inlet pressure value, there is no need to install a low pressure recess in the rotary valve. In addition, adding additional tolerance channels results in excessive fluid loss.

図11A及び11Bから分かるように、回転弁514の凹部606a,606bは、シリンダ穴546と一緒に1つのボリュームを形成する。従って、圧力は、ボリューム全体を通じて等しい。凹部606a及び606bは、複数のピストン522の周りの圧力回転によって生じたモーメントに対抗作用するのに役立つ。ピストン522は、シャフト506の軸の周りでは回転しない。但し、それぞれの穴546内でのピストン522の往復運動は、シャフト506の軸に直交する軸の周りのモーメントを生じる。凹部606a,606bは、入口通路536が回転弁の軸(及びポンプの軸)に沿って調心できるようにする。非回転ピストンなので、求心力は排除される。従って、回転弁514は、クロスポート流体バランス(cross porting hydrodynamic balance)を使用して自動調心される。   As can be seen from FIGS. 11A and 11B, the recesses 606 a and 606 b of the rotary valve 514 form a volume together with the cylinder hole 546. Thus, the pressure is equal throughout the volume. The recesses 606a and 606b help counteract the moment caused by pressure rotation around the plurality of pistons 522. Piston 522 does not rotate about the axis of shaft 506. However, the reciprocating motion of the piston 522 within each hole 546 produces a moment about an axis orthogonal to the axis of the shaft 506. The recesses 606a, 606b allow the inlet passage 536 to be aligned along the axis of the rotary valve (and the axis of the pump). Since it is a non-rotating piston, centripetal force is eliminated. Accordingly, the rotary valve 514 is self-aligned using a cross porting hydrodynamic balance.

図11A〜11Bの凹部606a及び606bは、高圧のエリアを表すのに対して、入口602は低圧を表す。入口圧力は、圧力が供給されない限り大気条件に近い。出口圧力は、6000psi(41.38MPa)及びそれ以上に到達する可能性がある。2つの凹部606a及び606bは、高圧出口通路612によって分離される。凹部606aは、回転軸に直交する軸の周りのモーメントを平衡化するために凹部606bより大きい。通路606aと606bとの間の表面は、弁をその穴において適切にシールできるようにするために充分に長い。通路606a及び606bの各々の長さは流体圧力に基づく。以下の数式が606a対606bの比率を決定するために使用される。   The recesses 606a and 606b in FIGS. 11A-11B represent high pressure areas, while the inlet 602 represents low pressure. The inlet pressure is close to atmospheric conditions unless pressure is supplied. The outlet pressure can reach 6000 psi (41.38 MPa) and above. The two recesses 606a and 606b are separated by a high pressure outlet passage 612. The recess 606a is larger than the recess 606b to balance the moment about an axis orthogonal to the rotational axis. The surface between the passages 606a and 606b is long enough to allow the valve to properly seal in its hole. The length of each of the passages 606a and 606b is based on the fluid pressure. The following formula is used to determine the ratio of 606a to 606b.

水力スラスト軸受610は、スラストプレート600とマニホルド518との間の流体充填ボリュームである。   The hydraulic thrust bearing 610 is a fluid filled volume between the thrust plate 600 and the manifold 518.

高圧出口612と弁排出通路616の投影面積は、等しいサイズであり、それによって回転弁514に対する側方力(lateral forces)を平衡化する。更に、これらの面積は、質量中心の周りのモーメントの合計がゼロになるように、y軸上に位置付けられる。ポンプの上端のスラスト軸受は、作動圧力のときの面積に値する1つのピストンを処理できる。   The projected areas of the high pressure outlet 612 and the valve discharge passage 616 are of equal size, thereby balancing the lateral forces on the rotary valve 514. Furthermore, these areas are positioned on the y-axis such that the sum of moments around the center of mass is zero. The thrust bearing at the top of the pump can handle one piston worth the area at the working pressure.

回転弁の入口流は、回転弁の軸に沿って(従ってポンプ502の軸に沿って)弁の中心の入口通路602を通過し、回転弁514の出口流はポンプフレームの周縁の周りで流れる。出口612の設置位置は、ポンプ502を冷却するのを助けると言う付加的利点を有する。回転弁514の中心を通る入口通路602は、ピストン穴546へ至るより直接的な流路を可能にする。より直接的な流路及びより小さい表面積を与えるので、これは、吸引キャビティの体積を減少し、流体摩擦も減少し、それによって寄生損失(parasitic loss)を減少する。   The rotary valve inlet flow passes along the rotary valve axis (and hence along the pump 502 axis) through the central inlet passage 602 of the valve, and the rotary valve 514 outlet flow flows around the periphery of the pump frame. . The location of the outlet 612 has the additional advantage of helping to cool the pump 502. An inlet passage 602 through the center of the rotary valve 514 allows a more direct flow path to the piston hole 546. This reduces the volume of the suction cavity and also reduces fluid friction as it provides a more direct flow path and smaller surface area, thereby reducing parasitic losses.

このポンプ502は、ピストンハウジングと排出キャビティ(マニホルド)を1つのユニット(構成部品)に結合する。高圧力を1つのハウジングの中へ結合することによって、通常であれば先行技術のポンプに存在する分離力が排除される。回転弁514の平衡化効果がないと、弁は転倒又は傾斜して、流体バリアを破損する可能性があり、ポンプ502の回転部品が動かなくなる可能性がある。この力によって、回転弁は弁穴内部で自身の中心に向ってゆく。   The pump 502 combines a piston housing and a discharge cavity (manifold) into one unit (component). By coupling high pressure into one housing, the separation forces that would otherwise be present in prior art pumps are eliminated. Without the balancing effect of the rotary valve 514, the valve can tip or tilt, damaging the fluid barrier, and the rotating parts of the pump 502 can become stuck. This force causes the rotary valve to move toward its center inside the valve hole.

以下の実施形態は、図15に示すような回転弁の摩耗698を回避するためのものである。このような摩耗は、典型的には、ポンプの弁穴内部での弁の偏心回転及び転倒によって生じる。   The following embodiment is for avoiding the wear 698 of the rotary valve as shown in FIG. Such wear is typically caused by eccentric rotation and tipping of the valve within the valve bore of the pump.

図16を参照すると、第1の開示される実施形態は、ハウジング704とこれに統合されたマニホルド706とを含むポンプ702である。回転弁708は、マニホルド706によって囲繞される。回転弁708は、シャフト710と、ポート部(ported section)712と、シール部714(図17A〜17B)とを含む。シール部714は、半円形シールリッジ716を含む。特に図17Cを参照すると、シールリッジ716を横切る圧力低下が示される。ポート部を通過する流体は、圧力勾配740によって示されるようにポート部外部の圧力に比べてずっと低い圧力である。   Referring to FIG. 16, a first disclosed embodiment is a pump 702 that includes a housing 704 and a manifold 706 integrated therein. The rotary valve 708 is surrounded by a manifold 706. The rotary valve 708 includes a shaft 710, a ported section 712, and a seal portion 714 (FIGS. 17A-17B). Seal portion 714 includes a semi-circular seal ridge 716. With particular reference to FIG. 17C, a pressure drop across the seal ridge 716 is shown. The fluid passing through the port is at a much lower pressure compared to the pressure outside the port as indicated by the pressure gradient 740.

図18及び19を参照すると、回転弁708は、回転弁708の第1端部720の第1軸面シール718と、回転弁708の第2端部724の第2軸面シール722とを含む。高圧排出部726は半円形シールリッジ716と反対の回転弁の側に在る。取入れ部728は、回転弁708の第1端部720にある。   18 and 19, the rotary valve 708 includes a first axial seal 718 at the first end 720 of the rotary valve 708 and a second axial seal 722 at the second end 724 of the rotary valve 708. . The high pressure discharge 726 is on the side of the rotary valve opposite the semicircular seal ridge 716. The intake 728 is at the first end 720 of the rotary valve 708.

図20に示すように、作動ギャップ730は、高圧排出部726とマニホルド706との間に在る。作動ギャップ(operating gap)730は、高圧排出部726において半円形シールリッジの方向に加えられた力に依存する幅である。シール部714と係合する穴の側は回転弁の反対側よりずっと低い圧力を受ける。これは、回転弁の反対側がポンプ内でシリンダからの流体の排出によって非常に高い圧力を受ける故である。シール部714は、回転弁の排出側の高圧が回転弁の低圧側において回転弁を穴へ向かって押すので、ポンプの寿命を通じてマニホルド706から概ね不変の作動距離(operating distance)を維持する。弁の低圧側(即ち、シール部714のシールリッジ716)がどれだけ摩耗しても、シール部714が穴表面に(軸受/流体軸受/機械的軸受等を介して)係合するように、常に弁を穴へ向かって押す。従って、回転弁は、例え弁の表面が摩耗しても、穴表面から常に不変の距離を維持する。作動ギャップの幅は、シャフトの速度及び弁の円周にも依存する。   As shown in FIG. 20, the working gap 730 is between the high pressure exhaust 726 and the manifold 706. The operating gap 730 is a width that depends on the force applied in the direction of the semicircular seal ridge at the high pressure discharge 726. The side of the hole that engages the seal 714 is subjected to a much lower pressure than the opposite side of the rotary valve. This is because the opposite side of the rotary valve is subjected to very high pressure by the discharge of fluid from the cylinder in the pump. The seal 714 maintains a generally unchanged operating distance from the manifold 706 throughout the life of the pump, as the high pressure on the discharge side of the rotary valve pushes the rotary valve toward the hole on the low pressure side of the rotary valve. No matter how much the low pressure side of the valve (ie, the seal ridge 716 of the seal 714) is worn, the seal 714 engages the hole surface (via a bearing / fluid bearing / mechanical bearing, etc.) Always push the valve towards the hole. Thus, the rotary valve always maintains a constant distance from the hole surface, even if the valve surface wears. The width of the working gap also depends on the speed of the shaft and the circumference of the valve.

回転弁708は、概ね円筒形であり、半円形のシールリッジ716が、回転弁708の360°未満を囲繞する。半円形シールリッジ716は、マニホルド係合部734と陥凹部(recessed portion)736とを備える。リブ748が通路750の強化のために含まれる。   The rotary valve 708 is generally cylindrical and a semi-circular seal ridge 716 surrounds the rotary valve 708 less than 360 °. Semicircular seal ridge 716 includes a manifold engagement portion 734 and a recessed portion 736. Ribs 748 are included to strengthen the passage 750.

開示される別の実施形態を図21〜24に示す。図21及び22Aにおいて、弁穴802を有するポンプ800は、回転弁804を囲繞する。回転弁804は、回転弁804の一端に少なくとも1つの軸面シール806と、回転弁804の湾曲面に少なくとも1つのラジアル面シール808とを有する。作動シール隙間(operating sealing clearance gap)810(図24)がラジアル面シール808と弁穴802との間に在る。作動シール隙間810は、回転弁804の作動時に概ね不変の厚みを維持する。   Another disclosed embodiment is shown in FIGS. 21 and 22A, a pump 800 having a valve hole 802 surrounds a rotary valve 804. The rotary valve 804 has at least one axial face seal 806 at one end of the rotary valve 804 and at least one radial face seal 808 at the curved surface of the rotary valve 804. An operating sealing clearance gap 810 (FIG. 24) is between the radial face seal 808 and the valve hole 802. The working seal gap 810 maintains a generally unchanged thickness when the rotary valve 804 is actuated.

排出ギャップ812は、回転弁804と穴802との間に配置される。回転弁804は、ラジアル面シール808の方向に付勢される。付勢は、加えられた力によって生じる。加えられた力の量は作動シール隙間810の幅を決定する。加えられた力は、弁801を通過してポンプ800から出て行く高圧流体によって決まる。   The discharge gap 812 is disposed between the rotary valve 804 and the hole 802. The rotary valve 804 is biased in the direction of the radial face seal 808. The bias is generated by the applied force. The amount of force applied determines the width of the working seal gap 810. The applied force is determined by the high pressure fluid exiting pump 800 through valve 801.

特に図23を参照すると、シールリッジ716を横切る圧力低下836が示される。入口通路820を通過する流体の圧力は、圧力勾配836が示すように通路部820外部の圧力に比べてずっと低い。   With particular reference to FIG. 23, a pressure drop 836 across the seal ridge 716 is shown. The pressure of the fluid passing through the inlet passage 820 is much lower than the pressure outside the passage portion 820 as shown by the pressure gradient 836.

回転弁804は一体構造であり、2つの部分即ち通路部830とシャフト814から成る。ラジアル面シール808は、半円形シール部品816を有し、シャフト814と概ね同軸である。通路部830は、この実施形態においてシャフト814と同軸である。通路部830は、入口通路820と排出通路822(図22B)とを含む。ポンプ800は、入口通路820を介して流体を取り入れ、流体は、これまでの実施形態に関連して説明したようにピストンを収容するピストン穴へ進入する。ピストンは、同様に前に説明したように、回転斜板によって作動される。流体は、流体がポンプへ進入した時よりずっと高い圧力で同じピストンによってポンプから押し出される。流体は、通路部830において排出通路822を介してポンプ800から出て行く。各ピストンが流体を通路部830へ向かって押すとき、排出通路822がピストンから高圧流体を受け取るように、通路部830はシャフト814と一緒に回転する。高圧流体は、その後ポンプ800の出口832へ向けて導かれる。   The rotary valve 804 is a unitary structure and is composed of two parts, namely a passage part 830 and a shaft 814. The radial face seal 808 has a semi-circular seal piece 816 and is generally coaxial with the shaft 814. The passage portion 830 is coaxial with the shaft 814 in this embodiment. The passage portion 830 includes an inlet passage 820 and a discharge passage 822 (FIG. 22B). The pump 800 takes fluid through the inlet passage 820 and the fluid enters the piston hole that houses the piston as described in connection with previous embodiments. The piston is actuated by a rotating swash plate as previously described. The fluid is forced out of the pump by the same piston at a much higher pressure than when the fluid enters the pump. The fluid exits the pump 800 via the discharge passage 822 in the passage portion 830. As each piston pushes fluid toward the passage portion 830, the passage portion 830 rotates with the shaft 814 so that the discharge passage 822 receives high pressure fluid from the piston. The high pressure fluid is then directed toward the outlet 832 of the pump 800.

図25及び26に示す更に別の実施形態において、ポンプ900は、弁穴902内に回転弁906を有し、液圧ポンプ900は、マニホルド936を含む。シャフト904はマニホルド内に配置され、遠位端908において回転弁906の平面状表面910に取り付けられる。図26を参照すると、シャフトの軸、すなわち第1軸912と、回転弁の軸、すなわち第2軸914は、相互にオフセットして、同軸ではない。従って、軸の少なくとも一方は、シャフト904及び回転弁906が相互に接合されて静止する時、弁穴902と同軸ではない。   In yet another embodiment shown in FIGS. 25 and 26, the pump 900 has a rotary valve 906 in the valve hole 902 and the hydraulic pump 900 includes a manifold 936. The shaft 904 is disposed within the manifold and is attached to the planar surface 910 of the rotary valve 906 at the distal end 908. Referring to FIG. 26, the axis of the shaft, ie, the first axis 912, and the axis of the rotary valve, ie, the second axis 914, are offset from each other and are not coaxial. Accordingly, at least one of the shafts is not coaxial with the valve hole 902 when the shaft 904 and the rotary valve 906 are joined together and stationary.

第2軸914は、弁穴902の軸916と符合する。時に、第2軸914は、弁穴902の軸916と同軸であるが、第2軸914が、弁穴902の軸916と完全に同軸でない時がある。この時、第2軸914と弁穴の軸916は、これらが近接し、同軸になる可能性があり同軸回転が最適なので、同軸ではなく単に符合すると見なされる。   The second shaft 914 coincides with the shaft 916 of the valve hole 902. Sometimes the second shaft 914 is coaxial with the shaft 916 of the valve hole 902, but the second shaft 914 may not be completely coaxial with the shaft 916 of the valve hole 902. At this time, the second shaft 914 and the valve hole shaft 916 are considered to be coincident, not coaxial, because they are close together and can be coaxial and optimal coaxial rotation.

第1軸912はマニホルド936の中心線918からオフセットする。回転弁906は、高圧出口920を有する。シャフト904は回転弁906の高圧出口920と反対の方向にオフセットする。但し、シャフト904は、回転弁906の高圧出口920寄りにもオフセットできる。   The first axis 912 is offset from the center line 918 of the manifold 936. The rotary valve 906 has a high pressure outlet 920. The shaft 904 is offset in the opposite direction to the high pressure outlet 920 of the rotary valve 906. However, the shaft 904 can be offset closer to the high pressure outlet 920 of the rotary valve 906.

マニホルド936内の複数のシリンダ926は、平行に、かつ弁穴902の周りにこれと同軸の円形に配列される。回転弁906は、弁穴902と概ね同軸である。但し、回転弁906は弁穴902と同軸ではないことも可能である。又、シャフト904は、回転弁906と一体型にすることができるが、これが要求されるわけではない。   The plurality of cylinders 926 within the manifold 936 are arranged in a circle that is parallel and coaxial with the valve hole 902. The rotary valve 906 is generally coaxial with the valve hole 902. However, the rotary valve 906 may not be coaxial with the valve hole 902. The shaft 904 can be integrated with the rotary valve 906, but this is not required.

シャフト904は、マニホルド接触面922を含む。軸受924は、マニホルド934の中に配置され、シャフト904に当接する。シャフト904が高圧出口920から遠ざかる方向にオフセットしたとき、高圧出口を通過して流れる高圧流体は回転弁906の第2軸94を弁穴902の軸916へ向かって押す。従って、シャフト904からの回転弁906のオフセットは、回転弁906を通過して流れる高圧流体に対処するのを助け、従って、これによって生じる偏心を排除するのに役立つ。   The shaft 904 includes a manifold contact surface 922. The bearing 924 is disposed in the manifold 934 and abuts against the shaft 904. When the shaft 904 is offset in a direction away from the high pressure outlet 920, the high pressure fluid flowing through the high pressure outlet pushes the second shaft 94 of the rotary valve 906 toward the shaft 916 of the valve hole 902. Thus, the offset of the rotary valve 906 from the shaft 904 helps to cope with the high pressure fluid flowing through the rotary valve 906 and thus helps eliminate the eccentricity caused thereby.

又は、シャフト904が高圧出口920から遠ざかると、回転弁を高圧出口920から遠ざける。これは、回転弁906の低圧側(高圧出口920と反対の弁の側)と弁穴902との間のシールを確実にするのに役立つ。   Alternatively, when the shaft 904 moves away from the high pressure outlet 920, the rotary valve is moved away from the high pressure outlet 920. This helps to ensure a seal between the low pressure side of the rotary valve 906 (the side of the valve opposite the high pressure outlet 920) and the valve hole 902.

図27は、穴1004の中に弁1002を含む液圧ポンプ1000の一部を示す。ラジアル面シール1006は、弁1002のラジアル表面1008上に在り、弁1002と穴1004との間に配置される。ラジアル面シール1006は、少なくとも部分的に弁1002の円周を形成する。シールリッジ1010は、ラジアル面シール1006の外周上に在る。また、通路1024は、ラジアル面シール1006の高さに沿って中間位置に配置される。   FIG. 27 shows a portion of a hydraulic pump 1000 that includes a valve 1002 in a hole 1004. A radial face seal 1006 is on the radial surface 1008 of the valve 1002 and is disposed between the valve 1002 and the hole 1004. The radial face seal 1006 at least partially forms the circumference of the valve 1002. The seal ridge 1010 is on the outer periphery of the radial surface seal 1006. Further, the passage 1024 is disposed at an intermediate position along the height of the radial surface seal 1006.

シールリッジ1010は、ラジアル面シール1006から穴1004へ向かって突出する。シールリッジ1010と穴1004との間のギャップを最小限のサイズにすることによって、流体軸受をシールリッジ1010と穴1004との間に形成できるようにする。流体軸受は、穴1004内での弁の円滑な回転を可能にする。   The seal ridge 1010 protrudes from the radial surface seal 1006 toward the hole 1004. By minimizing the gap between the seal ridge 1010 and the hole 1004, a hydrodynamic bearing can be formed between the seal ridge 1010 and the hole 1004. The hydrodynamic bearing allows for smooth rotation of the valve within the hole 1004.

ラジアル面シール1006は、弁1002と同軸にフィットするようにC字形である。図32に示すように、Oリング1048は、ラジアル面シール1006と弁1002との間に配置される。Oリング1048は、通路750を囲繞するために概ね楕円形である。Oリングのためにレリーフ1050を弁の中に(又は、他のOリングのために別の場所に)カットすることができるが、必ずしも必要ではない。更に図17cを参照すると、陥凹部734(本実施形態においてシールリッジ1010の上方及び/又は下方のラジアル面シールの部分に類似する)から通路部712(図29に示す本実施形態の通路1024に類似する)へ向かって圧力低下がある。これは、ポンプへ進入する流体がシールリッジ1010の上方及び/又は下方のラジアル面シールの部分に比較して低圧で通路1024を通過して進入する故である。シールリッジ1010の上縁及び下縁の圧力は、穴に近いシールリッジ1010の部分より高い。更に、これまでのいくつかの実施形態と同様、弁1002の排出側におけるより高い圧力は、弁1002の低圧側即ち弁1002のシールリッジ側において弁1002を穴1002へ向けて押す。高圧側は、常にラジアル面シール1006を穴1004へ向けて押すので、シールリッジ1010は、穴表面に(軸受/流体軸受/機械的軸受などを介して)係合する。シールリッジ1010は、通路がポンプ内部の差圧から可能な限り遮蔽されるように、通路1024を完全に囲繞する。   The radial face seal 1006 is C-shaped to fit coaxially with the valve 1002. As shown in FIG. 32, the O-ring 1048 is disposed between the radial face seal 1006 and the valve 1002. O-ring 1048 is generally oval to enclose passage 750. Relief 1050 can be cut into the valve for the O-ring (or elsewhere for other O-rings), but this is not necessary. Still referring to FIG. 17c, the recess 734 (similar to the portion of the radial face seal above and / or below the seal ridge 1010 in this embodiment) to the passage 712 (from the passage 1024 of this embodiment shown in FIG. 29). There is a pressure drop towards (similar). This is because the fluid entering the pump enters through the passage 1024 at a lower pressure compared to the portion of the radial face seal above and / or below the seal ridge 1010. The pressure at the upper and lower edges of the seal ridge 1010 is higher than the portion of the seal ridge 1010 close to the hole. Further, as in some previous embodiments, higher pressure on the discharge side of valve 1002 pushes valve 1002 toward hole 1002 on the low pressure side of valve 1002, ie, the seal ridge side of valve 1002. The high pressure side always pushes the radial face seal 1006 towards the hole 1004 so that the seal ridge 1010 engages the hole surface (via a bearing / fluid bearing / mechanical bearing etc.). The seal ridge 1010 completely surrounds the passage 1024 so that the passage is shielded as much as possible from the differential pressure inside the pump.

ラジアル面シール1006は、少なくとも1つのラジアル面シールピン1016(「トルクトランスレータ」とも呼ばれる)を介して弁1002に接続される。各ラジアル面シール1006は、ラジアル面シールばね1018によって弁1002から遠ざかるように付勢される。トルクトランスレータ1016は、弁1002からの回転力を回転面シール1006へ移転する。トルクトランスレータは、ピン、突出部、Oリングなどの高摩擦面、又は1つの構成部品から別の部品へトルクを移転できるその他の任意の手段とすることができる。ラジアル面シール1006の目的の1つはシールリッジ1010と穴1004との間にシールを与えることなので、ラジアル面シール1006は、ポンプが差圧なしで作動するか又はポンプが全く作動していないかに関係なくシールが維持されるように、穴1004へ向かって付勢される。各ラジアル面シールピン1016は、弁1002の凹部1036内部に着座し、各ラジアル面シールばね1018は、ピンと概ね同軸であり、ショルダ1038上に着座する。   The radial face seal 1006 is connected to the valve 1002 via at least one radial face seal pin 1016 (also referred to as a “torque translator”). Each radial face seal 1006 is biased away from the valve 1002 by a radial face seal spring 1018. Torque translator 1016 transfers the rotational force from valve 1002 to rotating surface seal 1006. The torque translator can be a pin, a protrusion, a high friction surface such as an O-ring, or any other means that can transfer torque from one component to another. Since one of the purposes of the radial face seal 1006 is to provide a seal between the seal ridge 1010 and the hole 1004, the radial face seal 1006 can be operated with no differential pressure or no pump at all. It is biased towards hole 1004 so that the seal is maintained regardless. Each radial face seal pin 1016 sits inside the recess 1036 of the valve 1002 and each radial face seal spring 1018 is generally coaxial with the pin and sits on the shoulder 1038.

軸面シール1012は、弁1002の軸表面1014上に在る。軸面シール1012は、弁の軸表面1014と穴1004の軸表面1015との間に在る。リッジ1017は、流体軸受を介して穴の軸表面1015に当接する。軸面シール1012は、又、少なくとも1つの軸面シールピン1020を介して弁1002に接続される。軸面シール1012と同様に構成される第2軸面シール1026は、弁1002の第2軸表面1003に配置される。第2軸表面のシールは、軸表面1015と同様にリッジを介して穴と当接する。   Axial seal 1012 is on the axial surface 1014 of valve 1002. Axial seal 1012 is between valve shaft surface 1014 and shaft surface 1015 of hole 1004. The ridge 1017 abuts against the axial surface 1015 of the hole via a fluid bearing. Axial seal 1012 is also connected to valve 1002 via at least one axial seal pin 1020. A second shaft surface seal 1026 configured similar to the shaft surface seal 1012 is disposed on the second shaft surface 1003 of the valve 1002. Similar to the shaft surface 1015, the seal on the second shaft surface contacts the hole through the ridge.

各軸面シール1012は、軸面シールばね1022によって弁1002から遠ざかるように付勢される。図27及び図28から分かるように、Oリング1030は、ラジアル面シール1006とラジアル表面1008との間及び軸面シール1012とシャフトとの間に設置される。図29から分かるように、シールリッジ1010は通路1024を有し、通路は、弁1002へ至る流体アクセスを与える楕円形の貫通孔である。Oリング1030は、ラジアルシールと弁との間に静止シールを与える一方で、2つの構成部品の間での小さい半径方向の移動を許容しながらシールを与える。軸面シール1012は、Oリングを介して同様のシールを与える一方で、軸面シールと弁との間の移動を許容しながら、シールを与える。   Each shaft seal 1012 is biased away from the valve 1002 by a shaft seal spring 1022. As can be seen from FIGS. 27 and 28, the O-ring 1030 is installed between the radial face seal 1006 and the radial surface 1008 and between the axial face seal 1012 and the shaft. As can be seen from FIG. 29, the seal ridge 1010 has a passage 1024, which is an elliptical through hole that provides fluid access to the valve 1002. The O-ring 1030 provides a static seal between the radial seal and the valve while providing a seal while allowing small radial movement between the two components. Axial seal 1012 provides a similar seal through the O-ring while permitting movement between the axial seal and the valve.

図30は、二面液圧ポンプ1100を示す。液圧ポンプ1100は、第1面1104と第2面1106とを有する斜板1102を含む。斜板1104の第1面は、第2面1106に概ね平行である。   FIG. 30 shows a two-sided hydraulic pump 1100. The hydraulic pump 1100 includes a swash plate 1102 having a first surface 1104 and a second surface 1106. The first surface of the swash plate 1104 is substantially parallel to the second surface 1106.

ポンプの第1部分1108は、斜板の第1面1104上に在る。ポンプの第2部分1110は、斜板の第2面1106上に在る。第1部分1108は、第1部分回転弁1112を有し、第1部分穴1114によって囲繞される。また、第2部分1110は、第2部分弁1116を有し、第2部分穴1118によって囲繞される。両方の弁は、シャフト1120a、1120bとラジアルシール1126a、1126bとを有する。各ラジアルシールは、シールリッジ1124a、1124bと、それぞれの弁1112、1116においてそれぞれの通路1125a、1125bと流通する通路部1122a、1122bとを有する。   The first portion 1108 of the pump lies on the first surface 1104 of the swash plate. The second portion 1110 of the pump lies on the second surface 1106 of the swash plate. The first portion 1108 has a first partial rotary valve 1112 and is surrounded by a first partial hole 1114. The second portion 1110 has a second partial valve 1116 and is surrounded by the second partial hole 1118. Both valves have shafts 1120a, 1120b and radial seals 1126a, 1126b. Each radial seal has seal ridges 1124a, 1124b and passage portions 1122a, 1122b that communicate with the respective passages 1125a, 1125b in the respective valves 1112, 1116.

部分1108、1110の少なくとも一方は、それぞれの弁1112、1116に接続されたそれぞれのラジアル面シールを有し、ラジアル面シールは、それぞれの弁1112、1116とそれぞれの穴1114、1118との間にシールを与える.トルクトランスレータ1128は、弁1112、1116からの回転力をそれぞれのラジアル面シール1126a、1126bへ伝達するためにそれぞれのラジアル面シール1126a、1126bをそれぞれの弁1112、1116と接続する。Oリング1034a、1034bは、両方のラジアル面シール1126aの間に設置される。   At least one of the portions 1108, 1110 has a respective radial face seal connected to the respective valve 1112, 1116, the radial face seal between the respective valve 1112, 1116 and the respective hole 1114, 1118. Give a seal. Torque translator 1128 connects each radial face seal 1126a, 1126b with each valve 1112, 1116 to transmit the rotational force from valves 1112, 1116 to each radial face seal 1126a, 1126b. O-rings 1034a, 1034b are installed between both radial face seals 1126a.

ポンプを流れる流体の流れをポンプの残り部分から遮蔽するために、軸面シール1026は、弁に対向する部分と反対の、弁の側になければならない。図31から分かるように、ラジアル面シール1006は、圧力勾配を受ける。圧力勾配は、より高い圧力部1040がピストンによって弁の中へ押し込められたシリンダ1042の中の流体から弁1002に圧力を加える結果生じる。ラジアル面シール1006の側端1044における圧力は、ラジアル面シール1006の中点1046における圧力より大きい。   In order to shield the fluid flow through the pump from the rest of the pump, the axial seal 1026 must be on the side of the valve opposite the portion facing the valve. As can be seen from FIG. 31, the radial face seal 1006 is subjected to a pressure gradient. The pressure gradient results from applying pressure to the valve 1002 from the fluid in the cylinder 1042 where the higher pressure portion 1040 is forced into the valve by the piston. The pressure at the side end 1044 of the radial face seal 1006 is greater than the pressure at the midpoint 1046 of the radial face seal 1006.

上記の開示は、ポンプとして説明する。但し、当業者であれば、開示される装置が水力モーター、エンジンなどとして機能できることが分かるだろう。   The above disclosure will be described as a pump. However, one of ordinary skill in the art will appreciate that the disclosed apparatus can function as a hydraulic motor, engine, or the like.

上に最良の様式及び/又はその他の実施例と思われるものについて説明したが、様々な修正をこれに加えることができること、本明細書において開示する内容は様々な形式の実施例において実現できること、及び教示は様々な用途において応用でき、そのいくつかのみが本明細書において説明されることが分かるはずである。以下の請求項により、本教示の真の範囲に属するあらゆる応用、修正及び変更を請求の範囲とする。   Although what has been described above as to what appears to be the best mode and / or other embodiments, various modifications can be made to it, and what is disclosed herein can be realized in various types of embodiments. And it should be understood that the teachings can be applied in a variety of applications, only some of which are described herein. The following claims are intended to claim all applications, modifications, and variations that fall within the true scope of the present teachings.

Claims (62)

静止シリンダブロックと、
前記静止シリンダブロック内で自身の軸の周りで回転可能なシャフトであって、該シャフトが、流体を受け入れ、導き、排出するように構成された複数の通路を備え、前記シャフトが前記ポンプの作動時に同心的及び偏心的に回転可能な、シャフトと、
前記シャフトに結合された斜板であって、該斜板が第1の複数のピストンに結合された第1面を有する、斜板と、
を備える、ピストン装置。
A stationary cylinder block;
A shaft rotatable about its own axis in the stationary cylinder block, the shaft comprising a plurality of passages configured to receive, direct and discharge fluid, the shaft operating the pump A shaft, sometimes rotatable concentrically and eccentrically,
A swash plate coupled to the shaft, the swash plate having a first surface coupled to the first plurality of pistons;
A piston device.
前記斜板が、前記シャフトの前記軸に直交する軸に関して傾斜するように構成される、請求項1に記載のピストン装置。   The piston device according to claim 1, wherein the swash plate is configured to be inclined with respect to an axis orthogonal to the axis of the shaft. 更に前記斜板を傾斜させるための手段を備える、請求項2に記載のピストン装置。   The piston device according to claim 2, further comprising means for inclining the swash plate. 前記シャフトの前記通路に対する流体圧力が少なくとも1つの力及び/又はモーメントを平衡化する、請求項1に記載のピストン装置。   The piston apparatus according to claim 1, wherein fluid pressure on the passage of the shaft balances at least one force and / or moment. 更に各々1つのピストンに接続されたそれぞれの複数のスリッパシューを備え、前記斜板が前記スリッパシューと相互作用するための少なくとも1つの作用面を備える、請求項1に記載のピストン装置。   The piston device according to claim 1, further comprising a respective plurality of slipper shoes each connected to a piston, wherein the swash plate comprises at least one working surface for interacting with the slipper shoes. 前記ポンプ全体を通過する流体の流れがシャフトに対する力及びモーメントの少なくとも1つを生成し、前記複数の通路が、前記シャフトに対する前記力又はモーメントの少なくとも1つを平衡化するように前記シャフトに構成される、請求項1に記載のピストン装置。   A fluid flow through the entire pump generates at least one of a force and a moment on the shaft, and the plurality of passages are configured on the shaft to balance at least one of the force or moment on the shaft. The piston device according to claim 1. 更に第2の複数のピストンを備え、各複数のピストンが前記シリンダブロック内に収容され、かつ前記シリンダブロックの両端に前記シャフトと同軸に弧状に配置される、請求項6に記載のピストン装置。   The piston device according to claim 6, further comprising a second plurality of pistons, wherein each of the plurality of pistons is accommodated in the cylinder block, and is arranged in an arc shape coaxially with the shaft at both ends of the cylinder block. 更に第1作用面と第2作用面とを備え、前記第1及び第2作用面が前記斜板の対向する側に在る、請求項7に記載のピストン装置。   The piston device according to claim 7, further comprising a first working surface and a second working surface, wherein the first and second working surfaces are on opposite sides of the swash plate. 静止シリンダブロックと、
前記静止シリンダブロックを通過して延びかつ前記シャフトの一部分に沿って複数の通路を有するシャフトと、
前記静止シリンダブロック内に囲繞された弁であって、該弁が該弁と一体的に結合された前記シャフトを備える、弁と、
を備える、ピストン装置。
A stationary cylinder block;
A shaft extending through the stationary cylinder block and having a plurality of passages along a portion of the shaft;
A valve enclosed within the stationary cylinder block, the valve comprising the shaft integrally coupled with the valve;
A piston device.
更に第1の複数のピストンと第2の複数のピストンとを備え、各複数のピストンが前記シャフトの対向する側において前記シャフトと同軸に弧状に配置される、請求項9に記載のピストン装置。   The piston device according to claim 9, further comprising a first plurality of pistons and a second plurality of pistons, wherein each of the plurality of pistons is disposed in an arc shape coaxially with the shaft on the opposite side of the shaft. 前記複数の通路が前記ポンプ全体を通過する流体の流れを受け入れ、導き、排出するように構成される、請求項9に記載のピストン装置。   The piston apparatus of claim 9, wherein the plurality of passages are configured to receive, direct, and discharge a fluid flow through the pump. 前記ポンプ全体を通過する前記流体の流れが、前記シャフトに対する複数の力及び複数のモーメントの少なくとも1つを生成し、前記複数の通路が、前記複数の力及び前記複数のモーメントの前記少なくとも1つを平衡化するように前記シャフトに構成される、請求項11に記載のピストン装置。   The fluid flow through the entire pump generates at least one of a plurality of forces and moments on the shaft, and the plurality of passages are the at least one of the plurality of forces and the plurality of moments. The piston device of claim 11, wherein the piston device is configured to balance the shaft. 更に、複数のスリッパ組立体であって、各スリッパ組立体が前記複数のピストンの1つのピストンに結合される、複数のスリッパ組立体と、
前記シャフトに結合されかつそれぞれのスリッパ組立体と相互作用するために少なくとも1つの作用面を備える斜板と、
を備える、請求項12に記載のピストン装置。
A plurality of slipper assemblies, wherein each slipper assembly is coupled to one piston of the plurality of pistons;
A swash plate coupled to the shaft and having at least one working surface for interacting with a respective slipper assembly;
The piston device according to claim 12, comprising:
更に第1作用面と第2作用面とを備え、前記第1及び第2作用面が前記斜板の対向する側に在る、請求項13に記載のピストン装置。   The piston device according to claim 13, further comprising a first working surface and a second working surface, wherein the first and second working surfaces are on opposite sides of the swash plate. 第1の複数のスリッパシューに結合された第1面と第2の複数のスリッパシューに結合された第2面とを有する斜板であって、該斜板の前記第1面が前記斜板の前記第2面に概ね平行である、斜板と、
前記斜板の前記第1面上に在る前記ポンプの第1部分及び前記斜板の前記第2面上に在る前記ポンプの第2部分であって、前記斜板の前記第1面上に在る前記ポンプの前記第1部分が、前記ポンプの前記第2部分に対して前記斜板を挟んで実質的に対称形である、第1部分及び第2部分と、
を備える、ピストン装置。
A swash plate having a first surface coupled to the first plurality of slipper shoes and a second surface coupled to the second plurality of slipper shoes, wherein the first surface of the swash plate is the swash plate. A swash plate that is generally parallel to the second surface of
A first portion of the pump on the first surface of the swash plate and a second portion of the pump on the second surface of the swash plate, on the first surface of the swash plate A first portion and a second portion, wherein the first portion of the pump is substantially symmetrical with respect to the second portion of the pump across the swash plate;
A piston device.
更にシャフトを備え、前記斜板が前記シャフトに結合される、請求項15に記載のピストン装置。   The piston apparatus according to claim 15, further comprising a shaft, wherein the swash plate is coupled to the shaft. 前記シャフトの軸に対して斜めの又は直交する軸に関して調節できるように構成された、請求項16に記載のピストン装置。   The piston device according to claim 16, configured to be adjustable with respect to an axis that is oblique or perpendicular to the axis of the shaft. 更に前記シャフトに作用する複数の力及び複数のモーメントの少なくとも1つを平衡化するための手段を備える、請求項16に記載のピストン装置。   The piston apparatus of claim 16, further comprising means for balancing at least one of a plurality of forces and a plurality of moments acting on the shaft. 更に前記シャフトに対して前記斜板を傾斜させるための手段を備える、請求項17に記載のピストン装置。   18. The piston device according to claim 17, further comprising means for inclining the swash plate with respect to the shaft. 更に前記シャフト、斜板及びスリッパ組立体を収容するハウジングを備える、請求項16に記載のピストン装置。   The piston apparatus according to claim 16, further comprising a housing that houses the shaft, the swash plate, and the slipper assembly. 静止シリンダブロックと、
前記静止シリンダブロックによって囲繞された弁−シャフト組立体であって、該弁−シャフト組立体が、駆動キー、弁の弁キー溝及び前記シャフトのシャフトキー溝との間の相互作用を介して、前記弁−シャフト組立体のシャフトに接続される弁を備え、前記相互作用が前記シャフトに対する前記弁の自由度少なくとも1を与えるように構成される、弁−シャフト組立体と、
を備える、ピストン装置。
A stationary cylinder block;
A valve-shaft assembly surrounded by the stationary cylinder block, the valve-shaft assembly via an interaction between a drive key, a valve keyway of the valve and a shaft keyway of the shaft; A valve-shaft assembly comprising a valve connected to a shaft of the valve-shaft assembly, wherein the interaction is configured to provide at least one degree of freedom of the valve relative to the shaft;
A piston device.
前記弁が、前記弁に対する力及びモーメントの少なくとも1つの関数として前記液圧ポンプ内での制御された流体の漏出割合によって前記シリンダブロック内で平衡化するように構成される、請求項21に記載のピストン装置。   23. The valve according to claim 21, wherein the valve is configured to balance within the cylinder block by a controlled fluid leakage rate within the hydraulic pump as a function of at least one of forces and moments against the valve. Piston device. 更に前記シャフトに接続された斜板を備える、請求項22に記載のピストン装置。   The piston device according to claim 22, further comprising a swash plate connected to the shaft. 更に前記シャフトの前記軸に直交する軸に関して前記斜板を傾斜させるための手段を備える、請求項23に記載のピストン装置。   24. The piston device according to claim 23, further comprising means for tilting the swash plate with respect to an axis orthogonal to the axis of the shaft. 前記斜板が少なくとも1つの作用面を備える、請求項24に記載のピストン装置。   25. A piston arrangement according to claim 24, wherein the swash plate comprises at least one working surface. 前記斜板が前記斜板の前記少なくとも1つの作用面に結合された複数のスリッパ組立体を備える、請求項25に記載のピストン装置。   26. The piston device of claim 25, wherein the swash plate comprises a plurality of slipper assemblies coupled to the at least one working surface of the swash plate. ハウジング及び前記ハウジングと一体的なマニホルドと、
前記マニホルドによって囲繞された回転弁であって、該回転弁がシャフトと、通路部とシール部とを備える、回転弁と、
を備え、
前記シール部が半円形シールエッジを備える、
ピストン装置。
A housing and a manifold integral with the housing;
A rotary valve surrounded by the manifold, the rotary valve comprising a shaft, a passage portion and a seal portion;
With
The seal portion comprises a semi-circular seal edge;
Piston device.
前記回転弁が、更に前記回転弁の第1端部の第1軸面シールと前記回転弁の第2端部の第2軸面シールとを備える、請求項27に記載のピストン装置。   28. The piston device according to claim 27, wherein the rotary valve further comprises a first axial seal at a first end of the rotary valve and a second axial seal at a second end of the rotary valve. 前記回転弁が、更に前記半円形シールリッジと反対の前記回転弁の側に高圧排出部を備える、請求項28に記載のピストン装置。   29. The piston device according to claim 28, wherein the rotary valve further comprises a high pressure discharge on the side of the rotary valve opposite the semicircular seal ridge. 前記回転弁が、更に前記回転弁の前記第1端部に取入れ部を備える、請求項29に記載のピストン装置。   30. The piston device according to claim 29, wherein the rotary valve further comprises an intake at the first end of the rotary valve. 更に前記高圧排出部とマニホルドとの間に形成された作動ギャップを備え、前記作動ギャップが前記高圧排出部において前記半円形シールギャップの方向に加えられた力に依存する幅を有する、請求項29に記載のピストン装置。   30. A working gap formed between the high pressure discharge and the manifold, the working gap having a width depending on the force applied in the direction of the semicircular seal gap at the high pressure discharge. The piston device according to 1. 前記半円形シールリッジが前記マニホルドから概ね不変の作動距離を維持するように構成される、請求項31に記載のピストン装置。   32. The piston apparatus of claim 31, wherein the semi-circular seal ridge is configured to maintain a generally unchanged working distance from the manifold. 前記作動ギャップの前記幅が更にシャフト速度及び前記弁の円周に依存する、請求項31に記載のピストン装置。   32. A piston arrangement according to claim 31, wherein the width of the working gap is further dependent on shaft speed and the circumference of the valve. 前記回転弁が概ね円筒形であり、前記半円形シールリッジが前記回転弁の360°未満を囲繞する、請求項27に記載のピストン装置。   28. The piston device of claim 27, wherein the rotary valve is generally cylindrical and the semicircular seal ridge surrounds less than 360 degrees of the rotary valve. 前記半円形シールリッジがマニホルド係合部と陥凹部とを備える、請求項34に記載のピストン装置。   35. The piston device of claim 34, wherein the semicircular seal ridge comprises a manifold engagement portion and a recess. 前記回転弁が、更に前記半円形シールリッジと反対の前記回転弁の側に低圧吸引部を備える、請求項28に記載のピストン装置。   29. The piston device according to claim 28, wherein the rotary valve further comprises a low pressure suction part on a side of the rotary valve opposite to the semicircular seal ridge. 弁穴と、
前記弁穴によって囲繞された回転弁であって、該回転弁が少なくとも1つの軸面シールと少なくとも1つのラジアル面シールとを備える、回転弁と、
前記ラジアル面シールと前記弁穴との間の作動シール隙間と、
を備え、
前記作動シール隙間が前記回転弁の作動時に概ね不変の厚みを維持する、
ピストン装置。
Valve holes,
A rotary valve surrounded by the valve hole, the rotary valve comprising at least one axial face seal and at least one radial face seal;
A working seal gap between the radial face seal and the valve hole;
With
The operating seal gap maintains a generally unchanged thickness during operation of the rotary valve;
Piston device.
更に前記回転弁と前記弁穴との間に排出ギャップを備え、前記回転弁が前記半円形シールリッジの方向に加えられた力によって付勢され、前記力が前記作動シール隙間の幅を決定する、請求項37に記載のピストン装置。   Further, a discharge gap is provided between the rotary valve and the valve hole, and the rotary valve is urged by a force applied in the direction of the semicircular seal ridge, and the force determines the width of the working seal gap. The piston device according to claim 37. 前記回転弁が更にシャフトを備え、前記ラジアル面シールが半円形シール要素を備えかつ前記シャフトに関して概ね同軸である、請求項38に記載のピストン装置。   40. The piston apparatus of claim 38, wherein the rotary valve further comprises a shaft, and the radial face seal comprises a semi-circular sealing element and is generally coaxial with respect to the shaft. 更に前記シャフト上に通路部を備える、請求項39に記載のピストン装置。   40. The piston device according to claim 39, further comprising a passage portion on the shaft. 前記シャフトが入口通路と排出通路とを備える、請求項40に記載のピストン装置。   41. The piston apparatus of claim 40, wherein the shaft comprises an inlet passage and a discharge passage. 弁穴とマニホルドとを有するハウジングと、
前記マニホルド内のシャフト、及び、前記弁穴内の回転弁であって、前記シャフトが遠位端において前記回転弁の平面状表面に取り付けられる、シャフト及び回転弁と、
を備え、
前記シャフトが第1軸を有し、前記回転弁が第2軸を備え、前記第1軸が前記第2軸からオフセットする、
ピストン装置。
A housing having a valve hole and a manifold;
A shaft in the manifold and a rotary valve in the valve bore, wherein the shaft is attached to a planar surface of the rotary valve at a distal end;
With
The shaft has a first axis, the rotary valve has a second axis, and the first axis is offset from the second axis;
Piston device.
前記第2軸が前記弁穴の軸と一致する、請求項42に記載のピストン装置。   43. The piston device according to claim 42, wherein the second axis coincides with the axis of the valve hole. 前記第1軸が前記マニホルドの中心線からオフセットする、請求項43に記載のピストン装置。   44. The piston device according to claim 43, wherein the first axis is offset from a centerline of the manifold. 前記回転弁が高圧出口を備える、請求項42に記載のピストン装置。   43. The piston device of claim 42, wherein the rotary valve comprises a high pressure outlet. 前記シャフトが前記回転弁の前記高圧出口の方向にオフセットする、請求項45に記載のピストン装置。   46. The piston device of claim 45, wherein the shaft is offset in the direction of the high pressure outlet of the rotary valve. 前記シャフトがマニホルド接触面を備える、請求項46に記載のピストン装置。   47. The piston device of claim 46, wherein the shaft comprises a manifold contact surface. 前記シャフトが前記回転弁の前記高圧出口と反対の方向にオフセットする、請求項45に記載のピストン装置。   46. The piston device of claim 45, wherein the shaft is offset in a direction opposite to the high pressure outlet of the rotary valve. 更に平行にかつ前記弁穴の周りに円形にかつ前記弁穴と同軸に配列された複数のシリンダを前記マニホルド内に備える、請求項42に記載のピストン装置。   43. The piston device of claim 42, further comprising a plurality of cylinders in the manifold arranged in parallel, circularly around the valve hole and coaxial with the valve hole. 前記回転弁が前記弁穴と概ね同軸である、請求項49に記載のピストン装置。   50. The piston apparatus of claim 49, wherein the rotary valve is generally coaxial with the valve hole. 前記シャフトが前記弁穴と同軸ではない、請求項50に記載のピストン装置。   51. The piston device according to claim 50, wherein the shaft is not coaxial with the valve hole. 前記シャフトが前記回転弁と一体型である、請求項42に記載のピストン装置。   43. The piston device of claim 42, wherein the shaft is integral with the rotary valve. 弁穴の中の弁と、
前記弁と前記穴との間に位置する前記弁のラジアル表面上のラジアル面シールであって、該ラジアル面シールがシールリッジを備える、ラジアル面シールと、
前記弁の軸表面上の軸面シールであって、該軸面シールが前記弁の前記軸表面と前記弁穴の軸表面との間に在る、軸面シールと、
を備える、ピストン装置。
A valve in the valve hole,
A radial face seal on a radial surface of the valve located between the valve and the hole, the radial face seal comprising a seal ridge; and
An axial seal on the axial surface of the valve, wherein the axial seal is between the axial surface of the valve and the axial surface of the valve bore;
A piston device.
前記シールリッジが前記弁の前記ラジアル表面から遠ざかって前記弁穴へ向かって突出する、請求項53に記載のピストン装置。   54. The piston device according to claim 53, wherein the seal ridge protrudes away from the radial surface of the valve toward the valve hole. 前記ラジアル面シールが少なくとも1つのラジアル面シールトルク伝達装置を介して前記弁に接続される、請求項53に記載のピストン装置。   54. The piston arrangement according to claim 53, wherein the radial face seal is connected to the valve via at least one radial face seal torque transmission device. 前記ラジアル面シールが少なくとも1つのラジアル面シールばねを介して前記弁から遠ざかるように付勢される、請求項55に記載のピストン装置。   56. A piston arrangement according to claim 55, wherein the radial face seal is biased away from the valve via at least one radial face seal spring. 前記軸面シールが少なくとも1つの軸面シールトルク伝達装置を介して前記弁に接続される、請求項53に記載のピストン装置。   54. The piston device of claim 53, wherein the shaft seal is connected to the valve via at least one shaft seal torque transmission. 前記少なくとも1つの軸面シールが軸面シールばねを介して前記弁から遠ざかるように付勢される、請求項57に記載のピストン装置。   58. The piston device according to claim 57, wherein the at least one shaft seal is biased away from the valve via a shaft seal spring. 前記シールリッジが更に通路を備える、請求項53に記載のピストン装置。   54. The piston device of claim 53, wherein the seal ridge further comprises a passage. 第1面と第2面とを有する斜板であって、前記第1面が前記第2面に概ね平行である、斜板と、
前記第1面上に在る前記ポンプの第1部分及び前記第2面上に在る第2部分と、
を備え、
前記第1部分が第1部分穴によって囲繞された第1部分回転弁を備え、前記第2部分が第2部分穴によって囲繞された第2部分弁を備え、
両方の弁がシャフトと通路部とシールリッジとを備える、
ピストン装置。
A swash plate having a first surface and a second surface, wherein the first surface is substantially parallel to the second surface;
A first portion of the pump on the first surface and a second portion on the second surface;
With
The first portion includes a first partial rotary valve surrounded by a first partial hole, and the second portion includes a second partial valve surrounded by a second partial hole;
Both valves comprise a shaft, a passage and a seal ridge,
Piston device.
前記部分の少なくとも一方が、更に前記それぞれの弁に接続されかつ前記それぞれの弁と前記それぞれの穴との間にシールを与えるそれぞれのラジアル面シールを備える、請求項60に記載のピストン装置。   61. The piston device of claim 60, wherein at least one of the portions further comprises a respective radial face seal connected to the respective valve and providing a seal between the respective valve and the respective hole. 更に前記弁から前記それぞれのラジアル面シールへ回転力を伝達するために前記それぞれのラジアル面シールを前記それぞれの弁と接続するトルクトランスレータを備える、請求項61に記載のピストン装置。   62. The piston apparatus of claim 61, further comprising a torque translator that connects the respective radial face seals to the respective valves to transmit rotational force from the valves to the respective radial face seals.
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