JP2018141407A - 油圧機械及び再生可能エネルギー型発電装置 - Google Patents

油圧機械及び再生可能エネルギー型発電装置 Download PDF

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Abstract

【課題】油圧室の圧力変動に起因する構成部材の疲労破壊を抑制可能な油圧機械を提供する。【解決手段】回転シャフトと、シリンダと、ピストンと、前記シリンダおよび前記ピストンによって少なくとも部分的に形成される油圧室に連通可能な高圧油ライン及び低圧油ラインと、前記油圧室に対して前記径方向の外側に位置する高圧弁体を含み、前記油圧室と前記高圧油ラインとの連通状態を切り替えるための高圧バルブと、前記高圧弁体に対して前記径方向の内側に位置する低圧弁体を含み、前記油圧室と前記低圧油ラインとの連通状態を切り替えるための低圧バルブと、前記高圧バルブおよび前記低圧バルブを収容するバルブブロックと、前記高圧弁体に対して前記径方向の外側に位置して前記バルブブロックに締結され、前記高圧バルブ又は前記低圧バルブの少なくとも一方の1以上の部品を前記径方向の外側から保持する押さえ部材とを備える。【選択図】図3

Description

本開示は、油圧機械及び再生可能エネルギー型発電装置に関する。
従来から、油圧ポンプや油圧モータ等の油圧機械が知られている。
例えば、特許文献1には、シリンダとピストンとにより形成される油圧室の周期的な容積変化を利用し、作動流体の流体エネルギーと回転シャフトの回転エネルギーとの間で変換するようにした油圧機械が記載されている。
また、特許文献2及び特許文献3には、油圧機械の高圧油ライン及び低圧油ラインと、油圧室との間にそれぞれ設けられた高圧バルブ及び低圧バルブによって、油圧室における作動油の流出入を制御するようにした油圧機械がそれぞれ記載されている。
米国特許公開第2010/0040470号明細書 特開2014−163375号公報 国際公開第2014/132089号
ところで、油圧室の圧力は、油圧室の周期的な容積変化に連動して制御される高圧バルブ及び低圧バルブの開閉状態に応じて、高圧油ラインの圧力と低圧油ラインの圧力との間で変動する。このため、特許文献1〜3に開示されるような油圧機械において、油圧室の圧力変動に起因する構成部材の疲労破壊のリスクが少なからず存在する。
この点、特許文献1〜3には、油圧室の圧力変動に起因する構成部材の疲労破壊を抑制するための具体的な構成は開示されていない。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、油圧室の圧力変動に起因する構成部材の疲労破壊を抑制可能な油圧機械及びこれを備えた再生エネルギー型発電装置を提供することを目的とする。
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る油圧機械は、
回転シャフトと、
前記回転シャフトの径方向に沿って設けられたシリンダと、
前記シリンダに案内されて前記シリンダ内を前記径方向に沿って往復運動可能に設けられたピストンと、
前記シリンダおよび前記ピストンによって少なくとも部分的に形成される油圧室に連通可能な高圧油ライン及び低圧油ラインと、
前記油圧室に対して前記径方向の外側に位置する高圧弁体を含み、前記油圧室と前記高圧油ラインとの連通状態を切り替えるための高圧バルブと、
前記高圧弁体に対して前記径方向の内側に位置する低圧弁体を含み、前記油圧室と前記低圧油ラインとの連通状態を切り替えるための低圧バルブと、
前記高圧バルブおよび前記低圧バルブを収容するバルブブロックと、
前記高圧弁体に対して前記径方向の外側に位置して前記バルブブロックに締結され、前記高圧バルブ又は前記低圧バルブの少なくとも一方の1以上の部品を前記径方向の外側から保持する押さえ部材と、
を備え、
前記高圧油ラインは、前記径方向において前記押さえ部材と前記油圧室との間に位置するように前記バルブブロックの内部に少なくとも部分的に形成された高圧内部流路を含み、
前記押さえ部材は、前記1以上の部品を介して作動油の圧力を受けるように構成され、
前記1以上の部品のうち前記高圧油ラインに曝される第1部分の受圧面積A1に対する、前記1以上の部品のうち前記油圧室に曝される第2部分の受圧面積A2の比(A2/A1)は、10%以下である。
上記(1)の構成では、押さえ部材に作動油の圧力を伝達する高圧バルブ又は低圧バルブの1以上の部品のうち、高圧油ラインに曝される第1部分には、油圧機械の運転中、油圧室よりも径方向外側に位置する高圧内部流路を介して、ほぼ定常的に高圧油ラインの圧力が作用する。一方、上述の1以上の部品のうち、油圧室に曝される第2部分には、油圧機械の運転中、高圧油ラインの圧力と低圧油ラインの圧力との間で周期的に変動する油圧室の圧力(筒内圧)が作用する。そして、上述の1以上の部品において、第1部分の受圧面積A1に対する第2部分の受圧面積A2との比A2/A1は10%以下であるから、前記1以上の部品を保持するための押さえ部材には主として高圧油に起因した力が働く。
よって、上記(1)の構成によれば、第2部分の受圧面積A2に対して第1部分の受圧面積A1が十分に大きくない場合に比べて、押さえ部材に作用する作動油からの力の変動幅(振幅)が低減する。これにより、押さえ部材に生じる応力の振幅が低減されるため、押さえ部材の疲労破壊が生じ難くなる。よって、押さえ部材の寿命を長期化することができ、油圧機械の保守コストを低減することができる。
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記押さえ部材は、前記高圧内部流路内の高圧油からの前記径方向の外側に向かう力を受けるように構成される。
上記(2)の構成によれば、高圧油からの径方向外側に向かう力を押さえ部材に作用させることで、押さえ部材に作用する作動油からの力の変動幅(振幅)を効果的に低減することができる。これにより、押さえ部材に生じる応力の振幅が低減されるため、押さえ部材の疲労破壊が生じ難くすることができる。
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
前記高圧バルブは、前記径方向において前記高圧内部流路と前記油圧室との間に位置し、前記高圧弁体のための高圧シートを形成する高圧シート部材を含み、
前記低圧弁体は、前記高圧シート部材に対して前記径方向の内側に位置する。
上記(3)の構成によれば、高圧内部流路と油圧室との間に位置する高圧シート部材よりも、低圧弁体が径方向内側に位置する。よって、高圧バルブ及び低圧バルブの部品を径方向外側から保持する押さえ部材を高圧バルブと低圧バルブとで共通化することができる。このため、例えば上述の特許文献2に記載される低圧バルブの保持部材(高圧バルブの保持部材から独立して単独で油圧室の圧力を直接受ける保持部材)に比べて、高圧バルブ及び低圧バルブのための共通の押さえ部材に作用する作動油からの力の変動幅(振幅)を低減することができる。
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかの構成において、
前記高圧バルブは、
前記高圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第1ソレノイドと、
前記第1ソレノイドを収容する第1ソレノイドケーシングと、
前記高圧弁体のための高圧シートを形成する高圧シート部材と、
を含み、
前記高圧内部流路が、前記径方向において前記第1ソレノイドケーシングと前記高圧シート部材との間に位置する。
上記(4)の構成によれば、第1ソレノイドケーシングと高圧シート部材との間に位置する高圧内部流路内の作動油からの力が、第1ソレノイドケーシングを介して押さえ部材に伝達される。すなわち、高圧弁体を駆動する磁力を生成するための第1ソレノイドを収容するのに十分な大きさを有する第1ソレノイドケーシングが、1以上の部品のうち高圧油ラインに曝される第1部分を形成し得る。よって、第1部分の受圧面積A1を確保しやすくなり、押さえ部材に作用する作動油からの力の変動幅(振幅)を低減しやすくなる。
(5)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(4)の構成において、
前記低圧バルブは、
前記低圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第2ソレノイドと、
前記第2ソレノイドを収容する第2ソレノイドケーシングと、
を含み、
前記第2ソレノイドケーシングは、前記高圧内部流路に対して前記径方向の外側に位置し、前記押さえ部材によって前記径方向の外側から保持されるように構成される。
上記(5)の構成によれば、第2ソレノイドケーシングが高圧内部流路よりも径方向外側に位置するので、高圧内部流路内の作動油からの力が、第2ソレノイドケーシングを介して押さえ部材に伝達される。すなわち、低圧弁体を駆動する磁力を生成するための第2ソレノイドを収容するのに十分な大きさを有する第2ソレノイドケーシングが、1以上の部品のうち高圧油ラインに曝される第1部分を形成し得る。よって、第1部分の受圧面積A1を確保しやすくなり、押さえ部材に作用する作動油からの力の変動幅(振幅)を低減しやすくなる。
(6)幾つかの実施形態では、上記(5)の構成において、
前記高圧バルブは、
前記高圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第1ソレノイドと、
前記第1ソレノイドを収容する第1ソレノイドケーシングと、
を含み、
前記第1ソレノイドケーシングが、前記高圧内部流路に対して前記径方向の外側に位置し、
前記押さえ部材は、前記第1ソレノイドケーシングおよび前記第2ソレノイドケーシングを介して前記高圧内部流路内の高圧油から伝わる前記径方向の外側に向かう力を受けるように構成される。
上記(6)の構成によれば、第1ソレノイドケーシング及び第2ソレノイドケーシングが高圧内部流路よりも径方向外側に位置するので、高圧内部流路内の作動油からの力が、第1ソレノイドケーシング及び第2ソレノイドケーシングを介して押さえ部材に伝達される。すなわち、高圧弁体及び低圧弁体をそれぞれ駆動する磁力を生成するための第1ソレノイド及び第2ソレノイドを収容するのに十分な大きさをそれぞれ有する第1ソレノイドケーシング及び第2ソレノイドケーシングが、1以上の部品のうち高圧油ラインに曝される第1部分を形成し得る。よって、第1部分の受圧面積A1を確保しやすくなり、押さえ部材に作用する作動油からの力の変動幅(振幅)を低減しやすくなる。
(7)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(6)の何れかの構成において、
前記高圧バルブは、
前記高圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第1ソレノイドと、
前記第1ソレノイドを収容する第1ソレノイドケーシングと、
前記高圧弁体のための高圧シートを形成する高圧シート部材と、
を含み、
前記低圧バルブは、
前記低圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第2ソレノイドと、
前記第2ソレノイドを収容する第2ソレノイドケーシングと、
前記低圧弁体に対して前記径方向の外側に位置し、前記低圧弁体を覆う第2弁体ケーシングと、
を含み、
前記バルブブロックは、前記第1ソレノイドケーシング、前記第2ソレノイドケーシング、前記高圧シート部材および前記第2弁体ケーシングを収容するように前記径方向に沿って形成された貫通穴を有し、
前記バルブブロックの前記貫通穴は、
前記貫通穴のうち前記径方向の外側の領域であって、前記第1ソレノイドケーシング、前記第2ソレノイドケーシングおよび前記高圧シート部材のそれぞれの外径以上の内径を有する第1領域と、
前記貫通穴のうち前記径方向の内側の領域であって、前記第2弁体ケーシングの外径以上の内径を有する第2領域と、
を含む。
上記(7)の構成によれば、油圧機械の組み立て時、貫通穴のうち、径方向外側の領域である第1領域には、第1ソレノイドケーシング、第2ソレノイドケーシング及び高圧シート部材をそれぞれ径方向外側から内側に向かって挿入可能であるとともに、貫通孔のうち、径方向内側の領域である第2領域には、第2弁体ケーシングを径方向内側から外側に向かって挿入可能である。よって、高圧バルブ及び低圧バルブのバルブブロックへの組付け作業が容易になる。
(8)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(6)の何れかの構成において、
前記高圧バルブは、
前記高圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第1ソレノイドと、
前記第1ソレノイドを収容する第1ソレノイドケーシングと、
前記高圧弁体のための高圧シートを形成する高圧シート部材と、
を含み、
前記低圧バルブは、
前記低圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第2ソレノイドと、
前記第2ソレノイドを収容する第2ソレノイドケーシングと、
前記低圧弁体に対して前記径方向の外側に位置し、前記低圧弁体を覆う第2弁体ケーシングと、
を含み、
前記バルブブロックは、前記第1ソレノイドケーシング、前記第2ソレノイドケーシング、前記高圧シート部材および前記第2弁体ケーシングを収容するように前記径方向に沿って形成された貫通穴を有し、
前記バルブブロックの前記貫通穴は、前記貫通穴のうち前記径方向の外側の領域であって、前記第1ソレノイドケーシング、前記第2ソレノイドケーシング、前記高圧シート部材および前記第2弁体ケーシングのそれぞれの外径以上の内径を有する第3領域を含み、
前記バルブブロックは、前記貫通穴の前記第3領域よりも前記径方向の内側において前記貫通穴の内壁面に設けられ、前記第2弁体ケーシングを前記径方向の内側から支える内向きフランジ部を含む。
上記(8)の構成によれば、貫通穴の第3領域に、第1ソレノイドケーシング、第2ソレノイドケーシング、高圧シート部材及び第2弁体ケーシングをそれぞれ径方向外側から内側に向かって挿入可能であるので、油圧機械の組立てが容易となる。また、貫通穴の内壁面に設けられた内向きフランジ部によって第2弁体ケーシングを径方向内側から支えるので、該内向きフランジ部によって、押さえ部材による締結力を効果的に受けることができる。
(9)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(8)の何れかの構成において、
前記バルブブロックに対して前記径方向の内側に位置するシリンダブロックをさらに備え、
前記低圧バルブは、
前記高圧内部流路に対して前記径方向の内側、かつ、前記低圧弁体に対して前記径方向の外側に位置し、前記低圧弁体を覆う第2弁体ケーシングと、
前記シリンダブロックの内部に設けられ、前記低圧弁体のための低圧シートを形成する低圧シート部材と、
を含み、
前記低圧シート部材は、前記高圧内部流路内の高圧油からの前記径方向の内側に向かう力を受けるように構成される。
上記(9)の構成によれば、低圧シート部材によって高圧内部流路内の高圧油からの径方向内側に向かう力を受けることができる。
(10)幾つかの実施形態では、上記(9)の構成において、
前記シリンダブロックは、前記低圧シート部材を前記径方向の内側から支えるつば部を有する。
上記(10)の構成によれば、シリンダブロックに設けられたつば部によって低圧シート部材を径方向内側から支えるので、高圧内部流路内の高圧油からの径方向内側に向かう力を、低圧シート部材を介してつば部によって効果的に受けることができる。
(11)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(10)の構成において、
前記高圧バルブは、
前記高圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第1ソレノイドと、
前記第1ソレノイドを収容する第1ソレノイドケーシングと、
前記高圧弁体のための高圧シートを形成する高圧シート部材と、
前記径方向において前記第1ソレノイドケーシングと前記高圧シート部材との間に位置するスペーサと、
を含む。
上記(11)の構成によれば、径方向において第1ソレノイドケーシングと高圧シート部材との間にスペーサが設けられるので、押さえ部材の締結力を、スペーサを介して高圧シート部材に伝達させることができる。よって、高圧シート部材を確実に保持することができる。
(12)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(11)の構成において、
前記高圧バルブは、
前記高圧弁体のための高圧シートを形成する高圧シート部材と、
を含み、
前記低圧バルブは、
前記低圧弁体に対して前記径方向の外側に位置し、前記低圧弁体を覆う第2弁体ケーシングと、
を含み、
前記高圧シート部材および前記第2弁体ケーシングが一体物により形成されている。
上記(12)の構成によれば、高圧シート部材と第2弁体ケーシングとが一体物により形成されているので、部品点数を削減することができる。
(13)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(12)の何れかの構成において、
前記高圧バルブは、前記径方向に沿って延在し、前項高圧弁体の前記径方向の動きを案内するためのガイド軸を含み、
前記低圧バルブは、前記低圧弁体に結合されるとともに前記径方向に沿って延在する弁棒を含み、
前記低圧バルブの前記弁棒は、前記高圧バルブの前記ガイド軸を前記径方向に貫通する貫通孔に挿通されている。
上記(13)の構成によれば、押さえ部材に作用する作動油からの力の変動幅(振幅)を低減するための上記(1)の構成(特に、高圧弁体が低圧弁体に対して径方向外側に位置する構成)をコンパクトに実現できる。
(14)本発明の少なくとも一実施形態に係る再生可能エネルギー型発電装置は、
再生可能エネルギーを受け取って回転するように構成されたロータと、
前記ロータの回転によって駆動されるように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで生成された圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧モータによって駆動されるように構成された発電機と、を備え、
前記油圧ポンプまたは前記油圧モータの少なくとも一方は、上記(1)乃至(13)の何れかに記載の油圧機械である。
上記(14)の構成では、押さえ部材に作動油の圧力を伝達する高圧バルブ又は低圧バルブの1以上の部品のうち、高圧油ラインに曝される第1部分には、油圧機械の運転中、油圧室よりも径方向外側に位置する高圧内部流路を介して、ほぼ定常的に高圧油ラインの圧力が作用する。一方、上述の1以上の部品のうち、油圧室に曝される第2部分には、油圧機械の運転中、高圧油ラインの圧力と低圧油ラインの圧力との間で周期的に変動する油圧室の圧力(筒内圧)が作用する。そして、上述の1以上の部品において、第1部分の受圧面積A1に対する第2部分の受圧面積A2との比A2/A1は10%以下であるから、前記1以上の部品を保持するための押さえ部材には主として高圧油に起因した力が働く。
よって、上記(14)の構成によれば、第2部分の受圧面積A2に対して第1部分の受圧面積A1が十分に大きくない場合に比べて、押さえ部材に作用する作動油からの力の変動幅(振幅)が低減する。これにより、押さえ部材に生じる応力の振幅が低減されるため、押さえ部材の疲労破壊が生じ難くなる。よって、押さえ部材の寿命を長期化することができ、油圧機械の保守コストを低減することができる。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、油圧室の圧力変動に起因する構成部材の疲労破壊を抑制可能な油圧機械及びこれを備えた再生エネルギー型発電装置が提供される。
一実施形態に係る風力発電装置の概略構成図である。 一実施形態に係る油圧機械の構成を示す概略断面図である。 一実施形態に係る油圧機械の油圧室周辺における断面図である。 一実施形態に係る油圧機械の油圧室周辺における断面図である。 一実施形態に係る油圧機械の油圧室周辺における断面図である。 一実施形態に係る油圧機械の油圧室周辺における断面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
まず、幾つかの実施形態に係る油圧機械(油圧ポンプ又は油圧モータ)が適用される風力発電装置について説明する。
なお、以下の説明では、再生可能エネルギー型発電装置の一例として風力発電装置について説明するが、油圧機械が適用される再生可能エネルギー型発電装置は、例えば、潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等の他の再生エネルギー発電装置であってもよい。
また、幾つかの実施形態に係る油圧機械の適用先は、再生可能エネルギー型発電装置に限定されず、例えば建設機械等の他の装置に適用されてもよい。
図1は、一実施形態に係る風力発電装置の概略構成図である。
図1に示すように、風力発電装置1は、再生可能エネルギーとしての風を受けて回転するように構成されたロータ3と、ロータ3の回転エネルギーによって駆動される発電機16と、ロータ3の回転を発電機16に伝達するための油圧トランスミッション7と、を備える。ロータ3は、少なくとも一本のブレード2と、ブレード2が取り付けられるハブ4とを含む。
油圧トランスミッション7は、回転シャフト6を介してロータ3に連結される油圧ポンプ8と、油圧モータ10と、油圧ポンプ8と油圧モータ10とを接続する高圧油ライン12及び低圧油ライン14と、を含む。
高圧油ライン12は、油圧ポンプ8の吐出口と油圧モータ10の吸込口とを接続する高圧外部配管11と、油圧機械(油圧ポンプ8または油圧モータ10)に設けられる高圧内部流路75(図2参照;後述する)と、を含む。
低圧油ライン14は、油圧モータ10の吐出口と油圧ポンプ8の吸込口とを接続する低圧外部配管13と、油圧機械(油圧ポンプ8又は油圧モータ10)に設けられるカム室70(図2参照;後述する)と、を含む。
発電機16は、油圧モータ10の出力軸を介して油圧モータ10に連結される。一実施形態では、発電機16は、電力系統に連系されるとともに、油圧モータ10によって駆動される同期発電機である。
なお、油圧ポンプ8及び油圧モータ10や発電機16は、タワー19上に設置されたナセル18の内部に設置されてもよい。
図1に示す風力発電装置1では、ロータ3の回転エネルギーは、油圧ポンプ8及び油圧モータ10を含む油圧トランスミッション7を介して発電機16に入力され、発電機16において電力が生成されるようになっている。
ブレード2が風を受けると、風の力によってロータ3全体が回転し、油圧ポンプ8がロータ3によって駆動されて作動油を加圧し、高圧の作動油(圧油)を生成する。油圧ポンプ8で生成された圧油は高圧油ライン12を介して油圧モータ10に供給され、この圧油によって油圧モータ10が駆動される。そして、出力軸を介して油圧モータ10に接続される発電機16において電力が生成される。油圧モータ10で仕事をした後の低圧の作動油は、低圧油ライン14を経由して油圧ポンプ8に再び流入するようになっている。
油圧ポンプ8及び油圧モータ10は、押しのけ容積が調節可能な可変容量型であってもよい。
幾つかの実施形態において、油圧ポンプ8又は油圧モータ10の少なくとも一方は、以下に説明する油圧機械である。
図2は、一実施形態に係る油圧機械20の構成を示す概略断面図である。図2に示すように、油圧機械20は、回転シャフト21と、回転シャフト21の径方向に沿って設けられたシリンダ25と、シリンダ25内を往復運動可能なピストン24と、回転シャフト21とともに回転するカム22と、を備える。図2に示す例示的な実施形態では、複数のシリンダ25及びピストン24が、油圧機械20の周方向に沿って配列されている。
以降、本明細書において、「回転シャフト21の径方向」を、単に「径方向」と称することがある。
ピストン24は、シリンダ25とともにとともに油圧室27を形成し、シリンダ25に案内されて、径方向に沿ってシリンダ25内を往復運動するように設けられている。
図2に示す実施形態では、ピストン24の往復運動と回転シャフト21の回転運動とをスムーズに変換する観点から、ピストン24のカム22側の端部には、カム22のカム曲面に当接するピストンシュー23が取付けられている。
カム22は、シリンダ25に対して径方向内側に少なくとも部分的に位置するカム室70内に設けられ、ピストン24の往復運動と連動して、回転シャフト21とともに回転するようになっている。
図2に示す実施形態において、カム室70は、油圧機械20のシリンダブロック30によって囲まれる主室72と、シリンダ25の外周側にてシリンダ25とシリンダブロック30との間に形成される副室74と、を含む。カム22は、シリンダ25に対して径方向内側に位置するカム室70の主室72に設けられている。
なお、カム室70の主室72は、シリンダブロック30の内周側において油圧機械20の軸方向に延在していてもよい。
シリンダ25は、シリンダスリーブ26によって形成されている。図2に示す例示的な実施形態では、シリンダスリーブ26は、シリンダブロック30に取付けられたスリーブ支持部材28によって、カム22の回転に合わせて揺動可能に支持されている。なお、スリーブ支持部材28には、シリンダスリーブ26がスリーブ支持部材28から脱落しないように保持するための保持部(不図示)が設けられていてもよい。
図2に示す実施形態において、カム22は、回転シャフト21の軸中心Oから偏心して設けられた偏心カムである。ピストン24が上下動を一回行う間に、カム22及びカム22が取り付けられた回転シャフト21は一回転するようになっている。
なお、他の実施形態では、カム22は、複数のローブ(凸部)を有する環状のマルチローブドカム(リングカム)であってもよい。この場合、カム22及びカム22が取り付けられた回転シャフト21が一回転する間に、ピストン24は上下動をローブの数だけ行う。
上述のカム室70は、上述の低圧外部配管13(図1参照)とともに、油圧室27に連通可能な低圧油ライン14を形成する。カム室70(低圧油ライン14)は、後述する低圧通路64を介して、油圧室27に連通可能になっている。
また、シリンダブロック30の内部、及び、低圧バルブ42及び高圧バルブ44を収容するバルブブロック32の内部には、高圧内部流路75が設けられる。高圧内部流路75は、上述の高圧外部配管11(図1参照)とともに油圧室27に連通可能な高圧油ライン12を形成する。
高圧内部流路75は、シリンダブロック30の内部において、油圧機械20の軸方向に延びるように設けられた高圧軸方向流路76と、該高圧軸方向流路76と油圧室27との間において、シリンダブロック30の内部に設けられた第1高圧通路80と、バルブブロック32の内部に設けられた第2高圧通路82と、を含む。高圧軸方向流路76は、第1高圧通路80及び第2高圧通路82を介して油圧室27に連通可能になっている。
図2に示す例示的な実施形態では、油圧機械20には、回転シャフト21の中心O周りに角度間隔をあけて複数本の高圧軸方向流路76が設けられており、これらの高圧軸方向流路76は、油圧機械20の軸方向端部に位置するエンドプレート(不図示)に設けられる流路を介して、高圧外部配管11(図1参照)に接続される。
なお、油圧機械20における低圧油ライン14は、必ずしもカム室70によって形成されている必要はない。例えば、幾つかの実施形態では、シリンダブロック30及び/又はバルブブロック32の内部に設けられた低圧内部流路によって油圧機械20における低圧油ライン14が形成されていてもよい。
油圧機械20は、油圧室27と高圧油ライン12との連通状態を切り替えるための高圧バルブ44と、油圧室27と低圧油ライン14との連通状態を切り替えるための低圧バルブ42と、を有する。
図2に示す油圧機械20において、高圧バルブ44は、シリンダ25と高圧内部流路75(高圧油ライン12)との間に設けられており、低圧バルブ42は、シリンダ25とカム室70(低圧油ライン14)との間に設けられている。
また、図2に示す油圧機械20において、低圧バルブ42及び高圧バルブ44は、シリンダブロック30に取付けられたバルブブロック32に収容されている。
図3〜図6は、それぞれ、一実施形態に係る油圧機械20の油圧室27周辺における断面図である。なお、図5及び図6では、高圧バルブ44の高圧弁体56よりも径方向内側の図示を省略しているが、図5及び図6に示す油圧機械20は、高圧弁体56よりも径方向内側の部分において、例えば、図3又は図4に示すものと同様の構成を有していてもよい。
図3〜図6に示す例示的な実施形態において、油圧機械20の高圧バルブ44及び低圧バルブ42は、それぞれ、可動式のポペット(高圧弁体56及び低圧弁体46)と、これらのポペットを駆動するアクチュエータとしてのソレノイド(第1ソレノイド60及び第2ソレノイド50)と、を含むポペット型電磁弁である。
高圧バルブ44及び低圧バルブ42は、バルブブロック32に径方向に沿って形成された貫通穴94に収容されている。
高圧バルブ44は、油圧室27に対して径方向外側に位置する高圧弁体56と、高圧弁体56が着座可能な高圧シート55と、高圧弁体56を駆動するアクチュエータとしての第1ソレノイド60と、高圧シート55に向かう方向(閉弁方向)の付勢力を高圧弁体56に与えるスプリング62と、を含むノーマルクローズ式の電磁弁である。高圧弁体56は、高圧シート55に対して、油圧機械の高圧油ライン12側(すなわち第2高圧通路82側)から当接するように構成されている。
また、高圧バルブ44は、径方向に延在するガイド軸58を有する。そして、このガイド軸58によって、高圧弁体56の径方向の動き(すなわち、弁開閉方向の動き)が案内されるようになっている。
第1ソレノイド60は、バルブブロック32の貫通穴94に収容された第1ソレノイドケーシング36に収容されている。また、高圧シート55は、バルブブロック32の貫通穴94に収容された高圧シート部材37によって形成されている。
回転シャフト21の径方向において、第1ソレノイドケーシング36と、高圧シート部材37との間には、スペーサ86が設けられている。
図3〜図6に示す例示的な実施形態では、油圧室27の中心軸Q周りに高圧バルブ44の外周側には、高圧環状流路77が設けられている。また、高圧環状流路77と油圧室27とは、バルブブロック32の内部に少なくとも部分的に形成された高圧連通路78を介して連通可能になっている。高圧環状流路77及び高圧連通路78は、油圧機械20の高圧内部流路75(高圧油ライン12)を構成する。
高圧弁体56は、第1ソレノイド60によって生成される磁力によって、スプリング62の付勢力に抗して駆動されるように構成される。
すなわち、第1ソレノイド60に電流が供給されていない非励磁状態では、高圧バルブ44は、高圧弁体56が高圧シート55に着座した閉弁状態であり、このとき、油圧室27と第2高圧通路82(高圧油ライン12)とは連通していない。第1ソレノイド60に電流が給されると、スプリング62の付勢力と反対向きの磁力が第1ソレノイド60によって生成され、この磁力によって高圧弁体56が径方向外側に向かって(開弁方向に)吸引される。第1ソレノイド60に生成された磁力によって吸引されて高圧弁体56が高圧シート55から離れているとき、高圧バルブ44は開弁状態であり、油圧室27と第2高圧通路82(高圧油ライン12)とは連通している。
このように、第1ソレノイド60への電流の供給を制御することで、高圧弁体56に作用させる吸引力を調節し、高圧バルブ44の開閉を制御することが可能となっている。
低圧バルブ42は、高圧弁体56に対して径方向外側に位置する低圧弁体46と、低圧弁体46が着座可能な低圧シート45と、低圧弁体46を駆動するアクチュエータとしての第2ソレノイド50と、低圧シート45から離れる方向(閉弁方向)の付勢力を低圧弁体46に与えるスプリング54と、を含むノーマルオープン式の電磁弁である。
低圧弁体46は、径方向に沿って延在する弁棒48の一端側に結合されているとともに、弁棒48の他端側にはアーマチュア52が固定されている。上述のスプリング54は、アーマチュア52及び弁棒48を介して付勢力を低圧弁体46に与えるようになっている。
図3〜図6に示す例示的な実施形態において、低圧バルブ42の弁棒48は、高圧バルブ44のガイド軸58を径方向に貫通する貫通孔59に挿通されている。これにより、ガイド軸58によって、弁棒48及び低圧弁体46の径方向の動き(すなわち、弁開閉方向の動き)が案内されるようになっている。
低圧弁体46は、バルブブロック32の貫通穴94に収容された第2弁体ケーシング38に覆われている。第2ソレノイド50は、バルブブロック32の貫通穴94に収容された第2ソレノイドケーシング34に収容されている。また、低圧シート45は、シリンダブロック30の内部に設けられた低圧シート部材31によって形成されている。
なお、図3〜図6に示す例示的な実施形態では、低圧シート45を形成する低圧シート部材31は、シリンダブロック30に取付けられたスリーブ支持部材28を含むが、他の幾つかの実施形態では、低圧シート部材31はシリンダブロック30と一体的に形成されていてもよく、低圧シート45は、シリンダブロック30と一体の低圧シート部材31によって形成されてもよい。
図3〜図6に示す例示的な実施形態において、シリンダブロック30に取付けられたスリーブ支持部材28は、上述したように、シリンダ25を形成するシリンダスリーブ26を揺動可能に支持するための部材である。
図3及び図4に示すように、シリンダブロック30には、油圧室27の中心軸Qに向かって突出するようにつば部84が設けられており、低圧シート部材31(スリーブ支持部材28)は、該つば部84によって、油圧機械20の径方向内側から支持されている。
低圧シート部材31(スリーブ支持部材28)には、カム室70の副室74(低圧油ライン14)に開口する一端と、低圧バルブ42側に位置する他端と、を有する低圧通路64が形成されている。低圧通路64は、油圧室27の中心軸Q周りにシリンダ25の外周側に設けられた環状流路部66と、環状流路部66から分岐するように、環状流路部66からカム室70に向かって延在する複数本の支流部68と、を含む。
低圧弁体46は、第2ソレノイド50によって生成される磁力によって、スプリング54の付勢力に抗して駆動されるように構成される。
すなわち、第2ソレノイド50に電流が供給されていない非励磁状態では、低圧バルブ42は、低圧弁体46が低圧シート45に着座していない開弁状態であり、このとき、油圧室27とカム室70(低圧油ライン14)とは連通している。第2ソレノイド50に電流が給されると、スプリング54の付勢力と反対向きの磁力が第2ソレノイド50によって生成される。そして、この磁力によってアーマチュア52が径方向内側に向かって(閉弁方向に)吸引され、その吸引力に応じて、アーマチュア52、弁棒48及び低圧弁体46が一体的に径方向において移動する。第2ソレノイド50に生成された磁力によってアーマチュア52が吸引されて低圧弁体46が低圧シート45に着座しているとき、低圧バルブ42は閉弁状態であり、油圧室27とカム室(低圧油ライン14)とは連通していない。
このように、第2ソレノイド50への電流の供給を制御することで、低圧弁体46に作用させる吸引力を調節し、低圧バルブ42の開閉を制御することが可能となっている。
なお、図3〜図6に示す実施形態において、油圧室27とは、油圧機械20において、高圧バルブ44及び低圧バルブ42が閉止状態となったときに、ピストン24とシリンダ25とによって囲まれる領域に連通する空間のことをいう。
また、油圧室27の中心軸Qとは、油圧室27のうち、シリンダブロック30に対して動かない部材によって画定される部分の中心軸をいう。図3及び図4に示す実施形態では、油圧室27の中心軸Qは、油圧室27のうち、シリンダブロック30に対して動かない部材(シリンダ25やピストン24のように揺動しない部材;例えば、スリーブ支持部材28や、第2弁体ケーシング38)によって画定される部分の中心軸である。
上述した高圧バルブ44及び低圧バルブ42を有する油圧機械20では、高圧バルブ44及び低圧バルブ42の開閉制御により、ピストン24の往復運動に伴って油圧室27の圧力が周期的に変化するようになっている。
例えば、油圧機械20が油圧モータ10(図1参照)である場合、油圧ポンプ8により生成される高圧油ライン12と低圧油ライン14との差圧によって、ピストン24が周期的に上下動し、ピストン24が上死点から下死点に向かうモータ工程と、ピストン24が下死点から上死点に向かう排出工程とが繰り返される。油圧モータ10の運転中、ピストン24とシリンダ25の内壁面によって形成される油圧室27の容積は周期的に変化する。すなわち、油圧モータ10では、モータ工程において高圧バルブ44を開き低圧バルブ42を閉じることで高圧油ライン12から油圧室27内に作動油を流入させるとともに、排出工程において高圧バルブ44を閉じ低圧バルブ42を開くことで油圧室27内で仕事をした作動油を低圧油ライン14に送り出す。
このようにして、油圧室27への圧油の導入によってピストン24の往復運動が起こり、この往復運動がカム22の回転運動に変換される結果、カム22とともに油圧機械20の回転シャフト21が回転する。
また、例えば、油圧機械20が油圧ポンプ8(図1参照)である場合、回転シャフト21とともにカム22が回転すると、カム面に合わせてピストン24が周期的に上下動し、ピストン24が下死点から上死点に向かうポンプ工程と、ピストン24が上死点から下死点に向かう吸入工程とが繰り返される。そのため、ピストン24とシリンダ25の内壁面によって形成される油圧室27の容積は周期的に変化する。すなわち、油圧ポンプ8では、吸入工程において高圧バルブ44を閉じ低圧バルブ42を開くことで低圧油ライン14から油圧室27内に作動油を流入させるとともに、ポンプ工程において高圧バルブ44を開き低圧バルブ42を閉じることで油圧室27から高圧油ライン12に圧縮された作動油を送り出す。
このようにして、油圧機械20の回転シャフト21とともに回転するカム22の回転運動がピストン24の往復運動に変換され、油圧室27の周期的な容積変化が起こり、油圧室27で高圧の作動油(圧油)が生成される。
幾つかの実施形態に係る油圧機械20は、図3〜図6に示すように、高圧弁体56に対して径方向外側に位置してバルブブロック32に締結される押さえ部材40を含む。押さえ部材40は、高圧バルブ44又は低圧バルブ42の少なくとも一方の1以上の部品を、径方向外側から保持する。
図3及び図4に示す例示的な実施形態では、押さえ部材40は、低圧弁体46を駆動するための第2ソレノイド50を収容する第2ソレノイドケーシング34を含む。第2ソレノイドケーシング34の外周面に雄ねじ41が形成されているとともに、バルブブロック32の貫通穴94には雌ねじ35が形成されており、これらの雄ねじ41と雌ねじ35とが螺合することにより、押さえ部材40(図3及び図4では第2ソレノイドケーシング34)がバルブブロック32に締結されている。
図5に示す例示的な実施形態では、押さえ部材40は、第2ソレノイドケーシング34に対して径方向内側向きの締結力を作用させるように構成されたナット部材88を含む。ナット部材88の外周面に雄ねじ89が形成されているとともに、バルブブロック32の貫通穴94には雌ねじ35が形成されており、これらの雄ねじ89と雌ねじ35とが螺合することにより、押さえ部材40(図5ではナット部材88)がバルブブロック32に締結されている。
図6に示す例示的な実施形態では、押さえ部材40は、第2ソレノイドケーシング34に対して径方向外側に位置する蓋部材90と、蓋部材90をバルブブロック32に締結するための複数のボルト92と、を含む。バルブブロック32には複数のボルト穴93が形成されており、該ボルト穴93にそれぞれボルト92がねじ込まれることにより、押さえ部材40(蓋部材90)がバルブブロック32に締結されている。
図3〜図6に示す例示的な実施形態では、押さえ部材40は、バルブブロック32に締結されて、高圧バルブ44又は低圧バルブ42の部品(例えば、第1ソレノイドケーシング36、第2弁体ケーシング38、高圧シート部材37、スペーサ86、又は、ガイド軸58等)を、径方向外側から保持するようになっている。
バルブブロック32の内部に形成された高圧連通路78(高圧内部流路75)は、図3及び図4に示すように、回転シャフト21の径方向において、押さえ部材40と油圧室27との間に位置する。そして、押さえ部材40は、高圧バルブ44又は低圧バルブ42の1以上の部品を介して、作動油の圧力を受けるように構成される。
図3〜図6に示す例示的な実施形態では、高圧バルブ44の部品である第1ソレノイドケーシング36、スペーサ86及びガイド軸58を介して、作動油の圧力が押さえ部材40に伝達されるようになっている。
上述の部品のうち、第1ソレノイドケーシング36及びスペーサ86は、バルブブロック32内部に形成された高圧連通路78(高圧内部流路75、高圧油ライン12)に面する部材であり、高圧油ライン12に曝される第1部分(すなわち、高圧油ライン12の作動油の径方向外側向きの圧力を受ける受圧面(図3及び図4において網掛けで示す部分A1)を構成する第1部分)を構成する。
また、上述の部品のうち、ガイド軸58は、油圧室27に曝される第2部分(すなわち、油圧室27の作動油の径方向外側向きの圧力を受ける受圧面(図3及び図4において網掛けで示す部分A2)を構成する第2部分)を構成する。
幾つかの実施形態では、押さえ部材40に作動油の圧力を伝達する部品のうち高圧油ライン12に曝される第1部分の受圧面積A1に対する、上述の部品のうち油圧室27に曝される第2部分の受圧面積A2の比(A2/A1)は、10%以下である。あるいは、上述の受圧面積の比A2/A1は、0.1%以上10%以下であってもよく、0.2%以上5%以下であってもよい。
なお、高圧油ライン12又は油圧室27の径方向外側向きの圧力を受ける第1部分又は第2部分の受圧面積A1,A2は、径方向に直交する断面の面積である。
ここで、図3又は図4に示す実施形態では、第1部分の受圧面積A1は、油圧室27の中心軸Qを基準とした第1ソレノイドケーシング36の外径Dとし、ガイド軸58の外径の半径をDとしたとき、A1=π((D/2)−(D/2))で表すことができる。また、第2部分の受圧面積A2は、油圧室27の中心軸Qを基準としたガイド軸58の外径の半径をrとし、低圧バルブ42の弁棒48の外径の半径をrとしたとき、A2=π((D/2)−(D/2))で表すことができる。
押さえ部材40に作動油の圧力を伝達する高圧バルブ44又は低圧バルブ42の1以上の部品のうち、高圧油ライン12に曝される第1部分(第1ソレノイドケーシング36及びスペーサ86)には、油圧機械20の運転中、油圧室27よりも径方向外側に位置する高圧連通路78(高圧内部流路75)を介して、ほぼ定常的に高圧油ライン12の圧力が作用する。一方、上述の1以上の部品のうち、油圧室27に曝される第2部分(ガイド軸58)には、油圧機械20の運転中、高圧油ライン12の圧力と低圧油ライン14の圧力との間で周期的に変動する油圧室27の圧力(筒内圧)が作用する。
上述したように、第1部分の受圧面積A1に対する第2部分の受圧面積A2との比A2/A1が10%以下であれば、前記1以上の部品を保持するための押さえ部材には主として高圧油に起因した力が働く。
よって、上述した受圧面積の比A2/A1を10%以下又は5%以下とすることにより、第2部分の受圧面積A2に対して第1部分の受圧面積A1が十分に大きくない場合に比べて、押さえ部材40に作用する作動油からの力の変動幅(振幅)が低減する。これにより、押さえ部材40に生じる応力の振幅が低減されるため、押さえ部材40の疲労破壊が生じ難くなる。よって、押さえ部材40の寿命を長期化することができ、油圧機械20の保守コストを低減することができる。
なお、上述の受圧面積の比A2/A1が0.1%以上又は0.2%以上であれば、第2部分を構成する部材(図3及び図4に示す例ではガイド軸58)の厚さが過度に薄くならないので、該部材に適切な強度を持たせることができる。
幾つかの実施形態では、図3及び図4を参照して説明したように、押さえ部材40は、高圧連通路78(高圧内部流路75)内の高圧油(高圧油ライン12の圧力の作動油)からの径方向外側に向かう力を受けるように構成される。
このように、高圧油からの径方向外側に向かう力を押さえ部材40に作用させることで、押さえ部材40に作用する作動油からの力の変動幅(振幅)を効果的に低減することができる。これにより、押さえ部材40に生じる応力の振幅が低減されるため、押さえ部材40の疲労破壊が生じ難くすることができる。
幾つかの実施形態では、例えば図3及び図4に示すように、高圧シート部材37は、径方向において高圧連通路78(高圧内部流路75)と油圧室27との間に位置しているとともに、低圧弁体46は、高圧シート部材37に対して径方向の内側に位置する。
この場合、高圧連通路78(高圧内部流路75)と油圧室27との間に位置する高圧シート部材37よりも、低圧弁体46が径方向内側に位置する。よって、例えば図3及び図4に示すように、高圧バルブ44及び低圧バルブ42の部品を径方向外側から保持する押さえ部材40を高圧バルブ44と低圧バルブ42とで共通化することができる。このため、例えば上述の特許文献2に記載される低圧バルブの保持部材(高圧バルブの保持部材から独立して単独で油圧室の圧力を直接受ける保持部材)に比べて、高圧バルブ44及び低圧バルブ42のための共通の押さえ部材40に作用する作動油からの力の変動幅(振幅)を低減することができる。
幾つかの実施形態では、例えば図3及び図4に示すように、高圧連通路78(高圧内部流路75)は、径方向において第1ソレノイドケーシング36と高圧シート部材37との間に位置する。
この場合、第1ソレノイドケーシング36と高圧シート部材37との間に位置する高圧連通路78(高圧内部流路75)内の作動油からの力が、第1ソレノイドケーシング36を介して押さえ部材40に伝達される。すなわち、高圧弁体56を駆動する磁力を生成するための第1ソレノイド60を収容するのに十分な大きさを有する第1ソレノイドケーシング36が、1以上の部品のうち高圧油ライン12に曝される第1部分を形成し得る。よって、第1部分の受圧面積A1を確保しやすくなり、押さえ部材40に作用する作動油からの力の変動幅(振幅)を低減しやすくなる。
幾つかの実施形態では、例えば図3及び図4に示すように、第2ソレノイドケーシング34は、高圧連通路78(高圧内部流路75)に対して径方向の外側に位置し、押さえ部材40によって径方向の外側から保持されるように構成される。
この場合、第2ソレノイドケーシング34が高圧連通路78(高圧内部流路75)よりも径方向外側に位置するので、高圧内部流路75内の作動油からの力が、第2ソレノイドケーシング34を介して押さえ部材40に伝達される。すなわち、低圧弁体46を駆動する磁力を生成するための第2ソレノイド50を収容するのに十分な大きさを有する第2ソレノイドケーシング34が、1以上の部品のうち高圧油ライン12に曝される第1部分を形成し得る。よって、第1部分の受圧面積A1を確保しやすくなり、押さえ部材に作用する作動油からの力の変動幅(振幅)を低減しやすくなる。
幾つかの実施形態では、例えば図3及び図4に示すように、シリンダブロック30はバルブブロック32に対して径方向の内側に位置し、低圧弁体46を覆う第2弁体ケーシング38は、高圧連通路78(高圧内部流路75)に対して径方向の内側、かつ、低圧弁体46に対して径方向の外側に位置する。また、低圧シート45を形成する低圧シート部材31(図3及び図4に示す例ではスリーブ支持部材28)は、シリンダブロック30の内部に設けられている。そして、低圧シート部材31は、高圧連通路78(高圧内部流路75)からの径方向内側に向かう力を受けるように構成されている。
この場合、低圧シート部材31によって高圧連通路78(高圧内部流路75)内の高圧油からの径方向内側に向かう力を受けることができる。
幾つかの実施形態では、図3及び図4に示すように、シリンダブロック30は、低圧シート部材31を径方向の内側から支えるつば部84を有する。
この場合、シリンダブロック30に設けられたつば部84によって低圧シート部材31を径方向内側から支えるので、高圧連通路78(高圧内部流路75)内の高圧油からの径方向内側に向かう力を、低圧シート部材31を介してつば部84によって効果的に受けることができる。
幾つかの実施形態では、上述したように、高圧バルブ44は、径方向において第1ソレノイドケーシング36と、高圧シート部材37との間に位置するスペーサ86を含む。
このように、径方向において第1ソレノイドケーシング36と高圧シート部材37との間にスペーサ86が設けられることにより、押さえ部材40の締結力を、スペーサ86を介して高圧シート部材37に伝達させることができ、これにより高圧シート部材37を確実に保持することができる。
幾つかの実施形態では、高圧シート55を形成する高圧シート部材37および低圧弁体46を覆う第2弁体ケーシング38が一体物により形成されていてもよい。
このように、高圧シート部材37と第2弁体ケーシング38とを一体物で構成することにより、部品点数を削減することができる。
また、図3及び図4に示す例示的な実施形態では、上述したように、低圧バルブ42の弁棒48は、高圧バルブ44のガイド軸58を径方向に貫通する貫通孔59に挿通されている。
この場合、押さえ部材40に作用する作動油からの力の変動幅(振幅)を低減するための構成(特に、高圧弁体56が低圧弁体46に対して径方向外側に位置する構成)をコンパクトに実現できる。
幾つかの実施形態では、例えば図3に示すように、バルブブロック32の貫通穴94は、径方向外側の領域である第1領域96と、径方向内側の領域である第2領域98と、を含む。そして、貫通穴94の第1領域96は、第1ソレノイドケーシング36の外径D、第2ソレノイドケーシング34の外径Dおよび高圧シート部材37の外径D以上の内径を有するとともに、貫通穴94の第2領域98は、第2弁体ケーシング38の外径D以上の内径を有する。
この場合、油圧機械20の組み立て時、貫通穴94のうち、径方向外側の領域である第1領域96には、第1ソレノイドケーシング36、第2ソレノイドケーシング34及び高圧シート部材37をそれぞれ径方向外側から内側に向かって挿入可能であるとともに、貫通穴94のうち、径方向内側の領域である第2領域98には、第2弁体ケーシング38を径方向内側から外側に向かって挿入可能である。よって、高圧バルブ44及び低圧バルブ42のバルブブロック32への組付け作業が容易になる。
なお、図3に示す例示的な実施形態では、貫通穴94の第1領域96は、第1ソレノイドケーシング36(外形D)を収容している部分と、第2ソレノイドケーシング34(外形D)を収容している部分とで、異なる内径を有している。
このように、貫通穴94の第1領域96又は第2領域98は、径方向において複数種の異なる内径を有していてもよい。
幾つかの実施形態では、例えば図4に示すように、バルブブロック32の貫通穴94は、径方向の外側の領域である第3領域100を含む。第3領域100は、第1ソレノイドケーシング36の外径D、第2ソレノイドケーシング34の外径D、高圧シート部材37の外径Dおよび第2弁体ケーシング38の外径D以上の内径を有する。そして、バルブブロック32は、貫通穴94の第3領域100よりも径方向の内側において貫通穴94の内壁面に設けられ、第2弁体ケーシング38を径方向の内側から支える内向きフランジ部33を含む。
この場合、貫通穴94の第3領域100に、第1ソレノイドケーシング36、第2ソレノイドケーシング34、高圧シート部材37及び第2弁体ケーシング38をそれぞれ径方向外側から内側に向かって挿入可能であるので、油圧機械20の組立てが容易となる。また、貫通穴94の内壁面に設けられた内向きフランジ部33によって第2弁体ケーシング38を径方向内側から支えるので、該内向きフランジ部33によって、押さえ部材40による締結力を効果的に受けることができる。
なお、図4に示す例示的な実施形態では、貫通穴94の第3領域100は、第1ソレノイドケーシング36(外形D)、高圧シート部材37(外形D)及び第2弁体ケーシング38(外形D)を収容している部分と、第2ソレノイドケーシング34(外形D)を収容している部分とで、異なる内径を有している。
このように、貫通穴94の第3領域100は、径方向において複数種の異なる内径を有していてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
1 風力発電装置
2 ブレード
3 ロータ
4 ハブ
6 回転シャフト
7 油圧トランスミッション
8 油圧ポンプ
10 油圧モータ
11 高圧外部配管
12 高圧油ライン
13 低圧外部配管
14 低圧油ライン
16 発電機
18 ナセル
19 タワー
20 油圧機械
21 回転シャフト
22 カム
23 ピストンシュー
24 ピストン
25 シリンダ
26 シリンダスリーブ
27 油圧室
28 スリーブ支持部材
30 シリンダブロック
31 低圧シート部材
32 バルブブロック
33 内向きフランジ部
34 第2ソレノイドケーシング
35 雌ねじ
36 第1ソレノイドケーシング
37 高圧シート部材
38 第2弁体ケーシング
40 押さえ部材
41 雄ねじ
42 低圧バルブ
44 高圧バルブ
45 低圧シート
46 低圧弁体
48 弁棒
50 第2ソレノイド
52 アーマチュア
54 スプリング
55 高圧シート
56 高圧弁体
58 ガイド軸
59 貫通孔
60 第1ソレノイド
62 スプリング
64 低圧通路
66 環状流路部
68 支流部
70 カム室
72 主室
74 副室
75 高圧内部流路
76 高圧軸方向流路
77 高圧環状流路
78 高圧連通路
80 第1高圧通路
82 第2高圧通路
84 つば部
86 スペーサ
88 ナット部材
89 雄ねじ
90 蓋部材
92 ボルト
93 ボルト穴
94 貫通穴
96 第1領域
98 第2領域
100 第3領域

Claims (14)

  1. 回転シャフトと、
    前記回転シャフトの径方向に沿って設けられたシリンダと、
    前記シリンダに案内されて前記シリンダ内を前記径方向に沿って往復運動可能に設けられたピストンと、
    前記シリンダおよび前記ピストンによって少なくとも部分的に形成される油圧室に連通可能な高圧油ライン及び低圧油ラインと、
    前記油圧室に対して前記径方向の外側に位置する高圧弁体を含み、前記油圧室と前記高圧油ラインとの連通状態を切り替えるための高圧バルブと、
    前記高圧弁体に対して前記径方向の内側に位置する低圧弁体を含み、前記油圧室と前記低圧油ラインとの連通状態を切り替えるための低圧バルブと、
    前記高圧バルブおよび前記低圧バルブを収容するバルブブロックと、
    前記高圧弁体に対して前記径方向の外側に位置して前記バルブブロックに締結され、前記高圧バルブ又は前記低圧バルブの少なくとも一方の1以上の部品を前記径方向の外側から保持する押さえ部材と、
    を備え、
    前記高圧油ラインは、前記径方向において前記押さえ部材と前記油圧室との間に位置するように前記バルブブロックの内部に少なくとも部分的に形成された高圧内部流路を含み、
    前記押さえ部材は、前記1以上の部品を介して作動油の圧力を受けるように構成され、
    前記1以上の部品のうち前記高圧油ラインに曝される第1部分の受圧面積A1に対する、前記1以上の部品のうち前記油圧室に曝される第2部分の受圧面積A2の比(A2/A1)は、10%以下である
    ことを特徴とする油圧機械。
  2. 前記押さえ部材は、前記高圧内部流路内の高圧油からの前記径方向の外側に向かう力を受けるように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の油圧機械。
  3. 前記高圧バルブは、前記径方向において前記高圧内部流路と前記油圧室との間に位置し、前記高圧弁体のための高圧シートを形成する高圧シート部材を含み、
    前記低圧弁体は、前記高圧シート部材に対して前記径方向の内側に位置する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の油圧機械。
  4. 前記高圧バルブは、
    前記高圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第1ソレノイドと、
    前記第1ソレノイドを収容する第1ソレノイドケーシングと、
    前記高圧弁体のための高圧シートを形成する高圧シート部材と、
    を含み、
    前記高圧内部流路が、前記径方向において前記第1ソレノイドケーシングと前記高圧シート部材との間に位置する
    ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の油圧機械。
  5. 前記低圧バルブは、
    前記低圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第2ソレノイドと、
    前記第2ソレノイドを収容する第2ソレノイドケーシングと、
    を含み、
    前記第2ソレノイドケーシングは、前記高圧内部流路に対して前記径方向の外側に位置し、前記押さえ部材によって前記径方向の外側から保持されるように構成された
    ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の油圧機械。
  6. 前記高圧バルブは、
    前記高圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第1ソレノイドと、
    前記第1ソレノイドを収容する第1ソレノイドケーシングと、
    を含み、
    前記第1ソレノイドケーシングが、前記高圧内部流路に対して前記径方向の外側に位置し、
    前記押さえ部材は、前記第1ソレノイドケーシングおよび前記第2ソレノイドケーシングを介して前記高圧内部流路内の高圧油から伝わる前記径方向の外側に向かう力を受けるように構成された
    ことを特徴とする請求項5に記載の油圧機械。
  7. 前記高圧バルブは、
    前記高圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第1ソレノイドと、
    前記第1ソレノイドを収容する第1ソレノイドケーシングと、
    前記高圧弁体のための高圧シートを形成する高圧シート部材と、
    を含み、
    前記低圧バルブは、
    前記低圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第2ソレノイドと、
    前記第2ソレノイドを収容する第2ソレノイドケーシングと、
    前記低圧弁体に対して前記径方向の外側に位置し、前記低圧弁体を覆う第2弁体ケーシングと、
    を含み、
    前記バルブブロックは、前記第1ソレノイドケーシング、前記第2ソレノイドケーシング、前記高圧シート部材および前記第2弁体ケーシングを収容するように前記径方向に沿って形成された貫通穴を有し、
    前記バルブブロックの前記貫通穴は、
    前記貫通穴のうち前記径方向の外側の領域であって、前記第1ソレノイドケーシング、前記第2ソレノイドケーシングおよび前記高圧シート部材のそれぞれの外径以上の内径を有する第1領域と、
    前記貫通穴のうち前記径方向の内側の領域であって、前記第2弁体ケーシングの外径以上の内径を有する第2領域と、
    を含む
    ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の油圧機械。
  8. 前記高圧バルブは、
    前記高圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第1ソレノイドと、
    前記第1ソレノイドを収容する第1ソレノイドケーシングと、
    前記高圧弁体のための高圧シートを形成する高圧シート部材と、
    を含み、
    前記低圧バルブは、
    前記低圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第2ソレノイドと、
    前記第2ソレノイドを収容する第2ソレノイドケーシングと、
    前記低圧弁体に対して前記径方向の外側に位置し、前記低圧弁体を覆う第2弁体ケーシングと、
    を含み、
    前記バルブブロックは、前記第1ソレノイドケーシング、前記第2ソレノイドケーシング、前記高圧シート部材および前記第2弁体ケーシングを収容するように前記径方向に沿って形成された貫通穴を有し、
    前記バルブブロックの前記貫通穴は、前記貫通穴のうち前記径方向の外側の領域であって、前記第1ソレノイドケーシング、前記第2ソレノイドケーシング、前記高圧シート部材および前記第2弁体ケーシングのそれぞれの外径以上の内径を有する第3領域を含み、
    前記バルブブロックは、前記貫通穴の前記第3領域よりも前記径方向の内側において前記貫通穴の内壁面に設けられ、前記第2弁体ケーシングを前記径方向の内側から支える内向きフランジ部を含む
    ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の油圧機械。
  9. 前記バルブブロックに対して前記径方向の内側に位置するシリンダブロックをさらに備え、
    前記低圧バルブは、
    前記高圧内部流路に対して前記径方向の内側、かつ、前記低圧弁体に対して前記径方向の外側に位置し、前記低圧弁体を覆う第2弁体ケーシングと、
    前記シリンダブロックの内部に設けられ、前記低圧弁体のための低圧シートを形成する低圧シート部材と、
    を含み、
    前記低圧シート部材は、前記高圧内部流路内の高圧油からの前記径方向の内側に向かう力を受けるように構成された
    ことを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の油圧機械。
  10. 前記シリンダブロックは、前記低圧シート部材を前記径方向の内側から支えるつば部を有することを特徴とする請求項9に記載の油圧機械。
  11. 前記高圧バルブは、
    前記高圧弁体を駆動するための磁力を生成するように構成された第1ソレノイドと、
    前記第1ソレノイドを収容する第1ソレノイドケーシングと、
    前記高圧弁体のための高圧シートを形成する高圧シート部材と、
    前記径方向において前記第1ソレノイドケーシングと前記高圧シート部材との間に位置するスペーサと、
    を含むことを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の油圧機械。
  12. 前記高圧バルブは、
    前記高圧弁体のための高圧シートを形成する高圧シート部材と、
    を含み、
    前記低圧バルブは、
    前記低圧弁体に対して前記径方向の外側に位置し、前記低圧弁体を覆う第2弁体ケーシングと、
    を含み、
    前記高圧シート部材および前記第2弁体ケーシングが一体物により形成されていることを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項に記載の油圧機械。
  13. 前記高圧バルブは、前記径方向に沿って延在し、前項高圧弁体の前記径方向の動きを案内するためのガイド軸を含み、
    前記低圧バルブは、前記低圧弁体に結合されるとともに前記径方向に沿って延在する弁棒を含み、
    前記低圧バルブの前記弁棒は、前記高圧バルブの前記ガイド軸を前記径方向に貫通する貫通孔に挿通されている
    ことを特徴とする請求項1乃至12の何れか一項に記載の油圧機械。
  14. 再生可能エネルギーを受け取って回転するように構成されたロータと、
    前記ロータの回転によって駆動されるように構成された油圧ポンプと、
    前記油圧ポンプで生成された圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
    前記油圧モータによって駆動されるように構成された発電機と、を備え、
    前記油圧ポンプまたは前記油圧モータの少なくとも一方は、請求項1乃至13の何れか一項に記載の油圧機械である
    ことを特徴とする再生可能エネルギー型発電装置。
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