JP2020518754A

JP2020518754A - 油圧装置

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Publication number: JP2020518754A
Application number: JP2019559355A
Authority: JP
Inventors: ペーテル・アウグスティヌス・ヨハネス・アフテン
Original assignee: Innas BV
Current assignee: Innas BV
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2020-06-25
Anticipated expiration: 2038-05-02
Also published as: EP3399186A1; WO2018202665A1; CN110573731B; US10961990B2; CN110573731A; EP3399186B1; US20200063722A1; JP7228249B2

Abstract

油圧装置は、筐体と、筐体に取り付けられ、第１の回転軸の周りを回転可能なシャフトを備え、シャフトは、第１の軸に垂直に延在するフランジと、第１の回転軸の周りを等角距離でフランジに固定された複数のピストンと、体積可変のそれぞれの圧縮チャンバを形成するためにピストンと連携する複数の円筒形のスリーブと、を有する。スリーブは、シャフトを回転する際、圧縮チャンバの体積が変化するように、鋭角で第１の回転軸と交差する第２の回転軸の周りを回転可能である。それぞれのピストンは、ボール形状の円周の外側側面を含むピストンヘッドを有する。ピストンのそれぞれは、ピストンヘッドを形成するピストンヘッド部材と、フランジに固定されるピストンピンと、ピストンピンの外側側面に設置され、ピストンヘッド部材とフランジに挟まれるスペーサと、を備えるモジュール構造を有する。

Description

本発明は、請求項１の前文に記載された油圧装置に関する。

そのような油圧装置は、国際公開第２００６／０８３１６３号によって知られている。シャフトは、第１の軸に垂直に延在するフランジを有し、ピストンは、第１の回転軸の周りを等角距離でフランジに固定される。同数の円筒形スリーブは、バレルプレートによって支持され、第１の回転軸に対して傾斜された第２の回転軸の周りをバレルプレートとともに回転する。それぞれのピストンは、対応する円筒形スリーブの内側壁に直接、すなわちピストンリングを使わないで、密閉される。バレルプレートの回転の間、円筒形スリーブは、ピストンの周りで組み合わされた並進運動と旋回運動をする。それゆえ、それぞれのピストンヘッドの円周の外側側面は、ボール形状である。ボール形状は、円筒形スリーブの中心線に垂直に延在するピストンと円筒形スリーブとの間の封止線を作り出すことに留意する。ピストンの大きさの必要とされる精度のため、ピストンの製造は、かなり高価である。

国際公開第２００６／０８３１６３号

本発明の目的は、低コストの方法で製造することができる油圧装置を提供することである。

この目的は、ピストンのそれぞれが、ピストンヘッドを形成するピストンヘッド部材と、フランジに取り付けられ、ピストンヘッド部材が取り付けられるピストンピンと、ピストンピンの外側側面に設置され、ピストンヘッド部材とフランジの間に挟まれるスペーサと、を備えるモジュール構造を有することを特徴とする本発明による油圧装置によって達成される。

本発明の利点は、厳しい精度を要求する一部である、ピストンヘッド部材は、組み立てられた状態で、全ピストンの一部のみである。ピストン部品の残りは、油圧装置の総製造コストを最小化できるように、厳しさの少ない精度を要求する。その比較的小さい大きさによって、ピストンヘッド部材は、例えば鍛造またはスタンプによって製造されることができる。

スペーサは、フランジに対してピストンヘッド部材を支持し、フランジにピストン部品を取り付ける際に、ピストンヘッド部材とフランジの間で固定されることができる。

特定の実施形態において、ピストンピンとスペーサの間に遊びがある。これは、動作条件下で、スペーサが圧縮チャンバの静水圧によってフランジに対して押されるので、ピストンへのトルク及び／または側面の力が、ピストンピンよりむしろフランジによって吸収されることができることを意味する。

実際の実施形態において、スペーサは、ピストンピンを囲うブッシュである。ブッシュは、同心円状及び円筒形状の内側及び外側側面を有することができる。そのようなブッシュは、比較的低コストでパイプから部品を切り出すことによって製造できる。

ピストンヘッド部材は、ピストンピンが延在する中央スルーホールを有することができる。

ピストンヘッド部材は、中央スルーホールの囲う壁とピストンピンの外側表面部分の間のプレスフィッティングによってピストンピンの軸方向にピストンピンに固定されることができる。

例えば、エクステンションがピストンの上死点で、スリーブのオイル排出チャネルに突き出るならば、ピストンピンは、圧縮チャンバのデッドボリュームを最小化するためにフランジから見えるようにピストンヘッド部材を越えて部分的に延在する。これは、騒音放出及び油圧装置の油圧効率に有利な効果を有する。

好ましい実施形態において、ピストンヘッド部材は、フランジから離れて面するピストンヘッド部材の側面において、ピストンピンの中心線の周りに円形凹部を備える。この場合において、ピストンヘッド部材は、ボール形状円周の外側側面と、凹部に接する対向する内側側面を含む、円周壁を有する。結果として生じる円周壁は、動作条件下で次の効果を有する。圧縮チャンバの内部圧力によって、円筒形スリーブは、動作条件下で径方向に変形する。ピストンヘッド部材の凹部は、圧縮チャンバの一部を形成し、ピストンヘッド部材の拡張がスリーブの拡張に続くように、封止線においてピストンヘッド部材を変形するために役立つ。したがって、封止線におけるピストンと円筒形スリーブの間の漏出フローは、最小化される。

代わりの実施形態において、ピストンピンは、フランジに固定され、スルーホールを通って延在するピストンピン胴部とピストンピンヘッドを有し、ピストンピンヘッド部材は、ピストンピンヘッドとスペーサの間に挟まれる。ピストンピン胴部より大きい直径を有するピストンピンヘッドの存在によって、ピストンピンヘッド部材の軸固定は、スペーサとピストンピンヘッドの間で比較的単純である。

ピストンピンヘッドとピストンピン胴部の間に凹面遷移領域があることが好ましく、これがピストンピンに対するピストンピンヘッド部材の多かれ少なかれ自動センタリング位置を提供するので、ピストンピンヘッドとピストンヘッド部材は、遷移領域内でお互いに接触する。

特定の実施形態において、ピストンヘッド部材は、前記ボール形状円周の外側側面に対向する内側側面を有する円周壁を含むカップ形状であり、壁は、ピストンピンヘッドの円周の外側側面がピストンピンヘッド部材の円周壁の内側側面に面するように、ピストンピンヘッドが設置された空洞を囲う。カップ形状のピストンヘッド部材は、ピストンピンの長軸方向で一緒のピストンピンヘッド部材とピストンピンの高さが制限されることができるように、ピストンピンヘッドを収容する空洞を提供する。

別の実施形態に関連して、本明細書で前に記載されたような理由によって、円周壁の内側側面とピストンピンヘッドの円周の外側側面の間にスロット形状空洞があることが好ましい。圧縮チャンバの内部圧力によって、円筒形スリーブは、動作条件下で径方向に変形する。ピストンヘッド部材のスロット形状空洞は、圧縮チャンバの一部を形成し、ピストンヘッド部材の拡張がスリーブの拡張に続くように、封止線においてピストンヘッド部材を変形するために役立つ。したがって、封止線におけるピストンと円筒形スリーブの間の漏出フローは、最小化される。

ピストンピンヘッドの外側側面とピストンピンヘッド部材の円周壁の内側側面は、円周方向で平行である。

ピストンピンヘッドは、フランジから見えるようにピストンヘッド部材を越えて部分的に延在する。

これは比較的単純な製造工程であるので、さらなる利益は、ピストンピンの端部がフランジに固定されるとき達成される。

油圧装置の動作条件下で、スペーサは、高いレベルまでフランジに押される。その理由のために、スペーサとフランジの間の接触領域は、比較的大きく、例えばフランジにおけるピストンピンの断面領域より大きい。割合は、さらに２より大きい。

本発明は、実施例によって本発明の実施形態を示す非常に概略的な図を参照して以後明確にされるであろう。

本発明による油圧装置の実施形態の断面図である。拡大した図１の実施形態の一部の断面図である。図２と同様の図であるが、代替の実施形態を示す。

図１は、既知の方法で筐体２７に適合された、例えばポンプまたはハイドロモータなどの油圧装置１の内部を示す。油圧装置１は、筐体２７の両側面において軸受３によって支持され、第１の回転軸４の周りを回転できる、シャフト２が設けられる。筐体２７は、既知の方法で、シャフト封止５を備える開口が一側面に設けられ、結果として、歯付きシャフト端６が設けられるシャフト２の端部が、筐体２７から突き出る。油圧装置１がポンプであるならば、モータは、歯付きシャフト端６に連結でき、油圧装置１がモータであるならば、駆動ツールはそこに連結できる。

油圧装置１は、お互いから距離をおいて筐体２７の内側に取り付けられるフェースプレート７を備える。フェースプレート７は、その回転方向に筐体２７に対して固定位置を有する。シャフト２は、フェースプレート７の中央スルーホールを通って延在する。

シャフト２は、第１の回転軸４に垂直に延在するフランジ８が設けられる。複数のピストン９は、第１の回転軸４の周りに等角距離でフランジ８の両側面に固定され、この場合、いずれかの側面に１４個のピストン９がある。ピストン９のそれぞれは、以後説明されるであろうモジュール構造を有する。ピストン９は、第１の回転軸４に平行に延在する中心線を有する。フェースプレート７の平面は、お互いに対して及び図１に示される実施形態のフランジ８の平面に対して傾斜される。

ピストン９のそれぞれは、体積可変の圧縮チャンバ１１を形成するために円筒形スリーブ１０と連携する。図１で示されるように油圧装置１は、２８個の圧縮チャンバ１１を有する。円筒形スリーブ１０は、スリーブボトム１２及びスリーブジャケット１３を備える。それぞれのピストン９は、ピストンヘッド部材１４によって形成されるピストンヘッドを通ってスリーブジャケット１３の内側壁に直接密閉される。ピストンヘッド部材１４は、モジュールピストン９の一部であり、ボール形状円周の外側側面を有する。図２は、拡大したピストンヘッド部材１４を含むピストン９を示す。

それぞれの円筒形スリーブ１０のスリーブボトム１２は、それぞれボールヒンジ１６によってシャフト２の周りに適合され、キー１７によってシャフト２に連結されたそれぞれのバレルプレート１５によって支持される。したがって、バレルプレート１５は、動作条件下でシャフト２とともに回転する。バレルプレート１５は、第１の回転軸４に対して傾斜したそれぞれ第２の軸の周りを回転する。これは、円筒形スリーブ１０もそれぞれ第２の回転軸の周りを回転することを意味する。結果として、シャフト２を回転する際に、圧縮チャンバ１１の体積は変化する。バレルプレート１５の回転の間、それぞれの円筒形スリーブ１０は、協働するピストン９の周りで組み合わせられた並進運動と旋回運動をする。それゆえ、それぞれのピストンヘッド部材１４の外側側面は、ボール形状である。ボール形状は、協働する円筒形スリーブ１０の中心線に垂直に延在する、ピストン９と円筒形スリーブ１０の間の封止線を作り出す。フランジ８の近くのそれぞれのピストン９の直径は、ピストン９の周りの協働する円筒形スリーブ１０の相対動作を許容するために、ピストンヘッド部材１４においてよりも小さい。

フランジ８から離れて向けられるそれぞれのバレルプレート１５の側面は、フェースプレート７のそれぞれの支持表面によって支持される。フランジ８に対するフェースプレート７の傾いた配向によって、バレルプレート１５は、シャフト２と回転する間、ボールヒンジ１６の周りを旋回する。第１の回転軸とそれぞれの第２の回転軸の間の角度は、約９°であるが、小さくても大きくてもよい。

バレルプレート１５は、シャフト２の穴に取り付けられたばね１８によって、それぞれのフェースプレート７に対して押される。圧縮チャンバ１１は、バレルプレート１５の協働する通路１９を備えるそれぞれのスリーブボトム１２の中央スルーホールによって連通する。バレルプレート１５の通路１９は、筐体２７の高圧ポートと低圧ポートを備えるフェースプレート７の通路によって連通する。

図１は、それぞれのピストン９がフランジ穴２１に押されるピストンピン２０によってフランジ８に固定されることを示す。図２は、１つのピストン９へのプレスフィッティングを示す。フランジ８は、フランジ８のそれぞれの側面のピストン９が、その代わりに圧縮チャンバ１１の体積がそれぞれ最小と最大である位置を言う、上死点と下死点に動くように、２８個のフランジ穴２１が設けられる。したがって、フランジ８の円周方向において、隣接するフランジ穴２１は、フランジ８のいずれかの側面にピストン９を受け入れる。

図２は、油圧装置１の実施形態の１つのピストン９を示す。ピストンヘッド部材１４は、カップ形状であり、そのボール形状の外側側面に対向する内側側面を有する円周壁を有する。ピストンピン２０は、ピストンピンヘッド２２とピストンピン胴部２３を有する。ピストンピンヘッド２２の直径は、ピストンピン胴部２３のそれより大きい。ピストンピン胴部２３がピストンヘッド部材１４の中央スルーホール２４を通って延在し、ピストンピン胴部２３の端部がフランジ穴２１に固定される。モジュールピストン９は、またピストンピン胴部２３を囲い、ピストンヘッド部材１４とフランジ８の間に挟まれたブッシュ２６の形態でスペーサを備える。示される実施形態において、ブッシュ２６は、同心円状及び円筒形状の内側及び外側表面を有する。さらに、ピストンピン胴部２３とブッシュ２６の間に遊びがある。ピストンヘッド部材１４は、ピストンピンヘッド１４とブッシュ２６の間のクランプ接続によってピストンピン２０の軸方向にピストンピン２０に固定される。さらに具体的に、ピストンピン２０がピストンピンヘッド２２とピストンピン胴部２３の間の凹面遷移領域が設けられる一方で、クランプ接続は、ピストンヘッド部材１４の中央スルーホール２４の囲う端部がピストンピン２０と接触する遷移領域内に設置される。この接触配置の外側で、ピストンピン２０は、ピストンヘッド部材１４から自由である。

ピストンヘッド部材１４の円周壁は、ピストンピンヘッド２２の一部が設置される空洞を囲う。円周壁の内側側面の直径は、ピストンピンヘッド２２の直径より大きい。したがって、円周壁の内側側面とピストンピンヘッド２２の外側側面の間に、スロット形状空洞２５がある。これは、動作条件下で、油圧の液体は、空洞２５に入ることができ、ピストンヘッド部材１４を変形するために、ピストンヘッド部材１４の円周壁に力を働かせ、本明細書で前に説明されるように、ピストン９とスリーブ１０の間で漏出を最小化する利益効果を有する。図２で示される実施形態において、ピストンピンヘッドの外側側面とピストンピンヘッド部材１４の円周壁の内側側面は、円周方向に平行である。さらに、ピストンピンヘッド２２は、フランジ８から見えるようにピストンピンヘッド部材１４を越えて部分的に延在する。

図３は、油圧装置１の代替の実施形態の１つのモジュールピストン９を示す。この実施形態において、ピストンピン２０は、広いピストンピンヘッドを有さないが、その長軸方向に沿って一定の直径を有する。ピストンピンヘッド部材１４は、中央スルーホール２４の円周表面とピストンピン２０の外側表面部分の間にプレスフィッティングによってピストンピン２０の軸方向でピストンピン２０に固定される。ピストンヘッド部材１４は、ピストンピン２０がフランジ８から見えるようにピストンピンヘッド部材１４を越えて部分的に延在するように、ピストンピン２０に取り付けられる。ピストンヘッド部材１４は、フランジから離れて面するピストンヘッド部材１４の側面において、ピストンピン２０の中心線の周りに円形凹部２８を備える。凹部２８は、図２で示される実施形態のスロット形状空洞２５と比較できる。凹部２８は、フランジ８からピストンヘッド部材１４に向かって向けられる方向に開けられる。図３に示される実施形態のモジュールピストン９は、またピストンヘッド部材１４とフランジ８の間に挟まれるブッシュ２６を備える。

図２及び３に示される実施形態のピストン９の組み立てにおいて、ブッシュ２６は、ピストンヘッド部材１４とフランジ８の間に固定されるであろう。大きな固定力が油圧装置１の動作条件下で、圧縮チャンバ１１の静水圧によって自動的に働くので、固定力は、比較的小さいであろう。実際に、ピストン９に対するスリーブ１０の傾斜位置によってピストン９に油圧からの結果である横力が、ブッシュ２６とフランジ８の接触領域によって伝達されるように、静水圧は、高いレベルまでフランジ８に対してブッシュ２６を押すように見える。したがって、ピストンピン２３のトルクは、最小化され、またはさらには排除されることができる。フランジ８のブッシュ２６の比較的高い圧力のために、接触領域は比較的大きく、例えば対応するフランジ穴２１の断面領域より大きい。ブッシュ２６の大きさの観点から、ブッシュ２６の外側直径は、その内側直径より少なくとも４０％大きい。

本発明は、図で示され、本明細書で前に記載される実施形態に限定されず、請求項とそれらの技術的等価物の範囲内で異なる方法で、変えることができる。

Claims

筐体（２７）と、前記筐体（２７）に取り付けられ、第１の回転軸（４）の周りを回転可能なシャフト（２）を備える油圧装置（１）であって、
前記シャフト（２）は、前記第１の軸（４）に垂直に延在するフランジ（８）と、前記第１の回転軸（４）の周りを等角距離で前記フランジ（８）に固定された複数のピストン（９）と、体積可変のそれぞれの圧縮チャンバ（１１）を形成するためにピストン（９）と連携する複数の円筒形スリーブ（１０）と、を有し、
スリーブ（１０）は、前記シャフト（２）を回転する際、前記圧縮チャンバ（１１）の体積が変化するように、鋭角で第１の回転軸（４）と交差する第２の回転軸の周りを回転可能であり、
それぞれのピストン（９）は、ボール形状の円周の外側側面を含むピストンヘッド（１４）を有し、
ピストン（９）のそれぞれは、前記ピストンヘッドを形成するピストンヘッド部材（１４）と、前記フランジ（８）に固定され、前記ピストンピンヘッド部材（１４）が取り付けられるピストンピン（２０）と、前記ピストンピン（２０）の外側側面に設置され、前記ピストンヘッド部材（１４）と前記フランジ（８）に挟まれるスペーサ（２６）と、を備えるモジュール構造を有する、油圧装置。
前記ピストンピン（２０）と前記スペーサ（２６）の間に遊びがある、請求項１に記載の油圧装置（１）。
前記スペーサは、前記ピストンピン（２０）を囲うブッシュ（２６）である、請求項１または２に記載の油圧装置（１）。
前記ブッシュ（２６）は、同心円状及び円筒形状の内側及び外側側面を有する、請求項４に記載の油圧装置（１）。
前記ピストンヘッド部材（１４）は、前記ピストンピン（２０）が延在する中央スルーホール（２４）を有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の油圧装置（１）。
前記ピストンヘッド部材（１４）は、前記中央スルーホール（２４）の囲う壁と、前記ピストンピン（２０）の外側表面部分の間のプレスフィッティングによって前記ピストンピン（２０）の軸方向に前記ピストンピン（２０）に固定される、請求項５に記載の油圧装置（１）。
前記ピストンピン（２０）は、部分的に前記フランジ（８）から見えるように前記ピストンヘッド部材（１４）を越えて延在する、請求項５または６に記載の油圧装置（１）。
前記ピストンヘッド部材（１４）は、前記フランジ（８）から離れて面する前記ピストンヘッド部材（１４）の側面において、ピストンピン（２０）の中心線の周りの円形凹部（２３）を備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の油圧装置（１）。
前記ピストンピン（２０）は、前記フランジ（８）に固定され、前記スルーホール（２４）を通って延在するピストンピン胴部（２３）と、ピストンピンヘッド（２２）と、を有し、
前記ピストンピンヘッド部材（１４）は、前記ピストンピンヘッド（２２）と前記スペーサの（２６）の間に挟まれる、請求項５に記載の油圧装置（１）。
前記ピストンピンヘッド（２２）と前記ピストンピン胴部（２３）の間に凹面遷移領域があり、
前記ピストンピンヘッド（２２）と前記ピストンピンヘッド部材（１４）は、前記遷移領域内で、お互いに接触する、請求項９に記載の油圧装置（１）。
前記ピストンヘッド部材（１４）は、前記ボール形状の円周の外側側面に対向する内側側面を有する円周壁を含むカップ形状であり、壁は、前記ピストンピンヘッド（２２）の円周外側側面が前記ピストンヘッド部材（１４）の円周壁の内側側面に面するように、前記ピストンピンヘッド（２２）が設置された空洞を囲う、請求項９または１０に記載の油圧装置（１）。
前記ピストンヘッド部材（１４）の円周壁の内側側面と前記ピストンヘッド（２２）の円周の外側側面の間にスロット形状空洞（２５）がある、請求項１１に記載の油圧装置（１）。
前記ピストンヘッド（２２）の外側側面と前記ピストンヘッド部材（１４）の円周壁の内側側面は、円周方向に平行である、請求項１２に記載の油圧装置（１）。
前記ピストンピンヘッド（２２）は、前記フランジ（８）から見えるように、前記ピストンヘッド部材（１４）を越えて部分的に延在する、請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の油圧装置（１）。
前記ピストンピン（２０）の端部は、前記フランジ（８）に固定される、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の油圧装置（１）。