JP2527993B2 - 段付ピストンとして形成されたピストンを有するアキシャルピストン機械 - Google Patents

段付ピストンとして形成されたピストンを有するアキシャルピストン機械

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JP2527993B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、段付ピストンとして形成され、第１のシリ
ンダ空間と少くとも第２のシリンダ空間とを画定するピ
ストンを有し、該ピストンが軸方向に変位可能な駆動面
を少し駆動側で駆動され、該駆動面上のピストンが、通
路により第１のシリンダ空間に接続された圧力ポケット
を備えるスベリ軸受内で滑動するアキシャルピストン機
械に関する。
（従来の技術） アキシャルピストン機械の少くとも１つのピストンを
段付ピストンとして形成し、それにより２つのシリンダ
空間を形成することが、種々の理由で提案されていた。
シリンダ空間は、例えば流量を分けるために互いに分離
された２つの流出ラインに接続することができ（米国特
許 第3 216 835号明細書参照）、あるいは２つのシリ
ンダ空間の一方は、ピストンまたは複数のピストンを傾
斜駆動面に対し押圧するかあるいはシリンダバレルを制
御面に対し押圧するだけの役目をもたせることができる
（ドイツ特許第707 462号明細書参照）。
ピストンと駆動面との間におけるすべり軸受を改良す
るために、すべり面間にそれぞれのシリンダ空間から供
給される圧力ポケットのような流体クッションを設ける
ことが知られており、この流体クッションは単位面積当
りの圧力を減少させ、したがってすべり軸受のピストン
側と駆動面の両方におけるすべり面の摩擦および摩耗を
減少させる。即ち、そのことはすべり軸受の負荷をある
程度低減するものである。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は以下の認識に基づいている。その認識とは、
公知の装置では、流体パッドを介した駆動面におけるピ
ストンの静圧軸受支持、即ちピストンが駆動面に押圧さ
れる軸方向力の関数としての支持が不可能であることで
ある。何故ならは第２シリンダ室の圧力に依存する圧力
の成分が全く考慮されていないからである。しかしなが
ら、第１シリンダ室の圧力と第２シリンダ室の圧力は、
種々の理由で、例えば２つの流量回路を有するアキシャ
ルピストン機械の場合、このアキシャルピストン機械に
接続される負荷に対し必要動力が異なるために、両方共
変化することがある。
本発明は、すべり軸受の負荷がアキシャルピストン機
械の運転状態に従ってある程度まで減少されるようにし
た段付ピストンとして形成されたピストンを有するアキ
シャルピストン機械を提供することをその目的とする。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成すべく、請求項１の発明にあっては、
段付ピストンとして形成され、第１のシリンダ空間と少
くとも第２のシリンダ空間とを画定するピストンを有
し、該ピストンが軸方向に変位可能な駆動面を介し駆動
側で駆動され、該駆動面上のピストンが、通路により第
１のシリンダ空間に接続された圧力ポケットを備えるす
べり軸受内で滑動するアキシャルピストン機械におい
て、第２のシリンダ空間が、第１の通路から分離した第
２の通路により、すべり軸受の２つのすべり面のうち一
方のすべり面に設けられた第２の圧力ポケットに接続さ
れたことを特徴とする。
この場合、前記第１および第２の圧力ポケットがスリ
ッパーのすべり面に形成されるようにすること、及び、
前記第１および第２の通路が、少くともピストンの縦方
向部において、ピストンに沿い且つピストンを貫通して
延びるようにすることが好ましく、更に、上記両通路に
関し、前記両通路が互いに同軸状に延びるようにするこ
と、または、前記第１および第２の通路のうち少くとも
一方が、ピストンに挿入されたスリーブ内に延びるか、
あるいは該スリーブにより画定されるようにすることが
好ましい。また、この場合前記第２の通路に関し、前記
第２の通路が、ピストンの縦方向部の領域において、溝
のような凹部により、特にスリーブの周面における環状
溝により形成されるようにすること、加えて、前記スリ
ーブの周面の凹部が、好ましくは段付表面付近に延びる
横断通路とピストンヘッドの領域に延びる横断通路との
少くとも一方により、前記第２のシリンダ空間と前記第
２の圧力ポケットの少くとも一方とが接続されるように
すること、更には、前記横断通路の少くとも一方が絞り
として形成されるか、あるいは絞りが前記少くとも一方
の横断通路に挿入されるようにしてもよい。
また、請求項１の発明に関し、前記ピストンが球状ピ
ストンヘッドを有し、該球状ピストンヘッドが、斜板、
あるいは該斜板上で滑動するように支持されたスリッパ
ーに設けられたソケット内に旋回自在に取付けられ、第
１および第２の圧力ポケットあるいは第３および第４の
圧力ポケットがピストン継手の２つの球状すべり面の少
くとも一方に、好ましくはピストンヘッドの球状すべり
面に配設されるようにすることが好ましく、かかる場
合、前記第２または第４の圧力ポケットが、前記第１ま
たは第３の圧力ポケットと同心であり、好ましくは後者
を環状に囲繞するようにすること、更には、前記第１と
第２の圧力ポケット間において、すべり面の１つに、好
ましくはスリッパーのすべり面に、通路によりハウジン
グ空間に接続された環状凹部を備えるようにすることも
好ましい。
一方、前記絞りに関し、前記絞りが、好ましくは斜板
から離れて面するスリーブの端部でスリープに形成され
るか、またはスリーブ内に挿入されるようにしてもよ
い。
（作 用） 本発明による装置では、駆動側におけるピストンのす
べり軸受は第１の静圧軸受とは別の第２の静圧軸受を備
え、該第２の静圧軸受はそれの効果が第２のシリンダ室
の圧力によって左右されるように通路により第２のシリ
ンダ室に接続される。すべり軸受にかかる負荷を減少さ
せるために、実際のピストン力が考慮され、さらにバラ
ンスのとれたピストンの静圧軸受による支持となる。
３つ以上の段を具備するピストンの場合、それに相当
する数の圧力ポケットが設けられる。即ち、それぞれの
圧力室に連通する別個の接続通路を有する圧力ポケット
をピストンの各シリンダ室ごとに設けるべきである。
本発明の範囲内において、斜板とピストンヘッドを収
容するスリッパーとの間における平らなすべる面に、お
よび／または球状ピストンヘッドの表面とこれを収容す
る軸受シェルまたはソケットの球状内面との間に本発明
による静圧軸受を形成することが可能である。
請求項２乃至11に記載した特徴は簡単且つ実際的な機
構に導き、これは簡単且つ経済的な製造を可能とすると
ともに良好な運転を保証する。
（実施例） 以下、本発明につき、図面に示した好適実施例を参照
しながらさらに詳細に説明する。
第１図乃至第３図を参照して全体を１で示したアキシ
ャルピストン機械の必要不可欠な個々の部分は、ポット
状ハウジング部分２およびハウジングカバー３を含むハ
ウジング４と、ポット状ハウジング部分２又はハウジン
グ４内の空間５を中心軸線６に沿って貫通し、ハウジン
グ部分２の半径方向壁７およびハウジングカバー３に取
付けられた駆動軸８と、互いに直径方向に対向して即ち
星状に配置された複数の実質上軸方向のピストンボア11
を有するシリンダ９であり、これらのピストンボア11に
は、それに相応した寸法のピストン12が変位可能に軸方
向に変位可能なすべり面13による駆動できるように取付
けられる。
この実施例において、シリンダ９はシリンダバレルで
形成され、該シリンダバレルは中心穴に駆動軸８を配置
させ、歯付カップリング14によりその駆動軸８に回転可
能に固定され、すべり面13から離間した側の該シリンダ
９の端部15が、制御プレート17に形成された制御面16に
支持されている。前記制御プレート17はねじまたは心出
しピンによりハウジングカバー３に固定されており、該
ハウジングカバー３には、流体（本発明の場合、オイ
ル）用の２つの入口および出口ライン18、19、21、22が
形成されている。制御プレート17には２対の対向する腎
臓形制御通路23、24があり、該制御通路23、24は、ピス
トンボア11および入口または出口ライン18、19、21、22
に接続された軸方向の連通路25、26に対応している。
ピストンボア11とピストン12は、ボアが段付に形成さ
れ、それに応じた寸法にピストンが段付にされ、これに
よりピストン12の端面28により画定された第１シリンダ
空間27と、ピストン12の段付面30により画定された第２
シリンダ空間29とが形成される。各部において、連通路
26は第１シリンダ空間27内に開口し、第１の連通路26か
ら半径方向内方に配設された第２の連通路25は第２シリ
ンダ空間29内に開口する。
それらの駆動側において、ピストン12は球状ピストン
ヘッド32を有し、該ピストンヘッド32はスリッパー34の
ソケット33内であらゆる方向に旋回自在となるように取
付けられ、該ソケット33はピストンヘッド32の上方およ
び後方で係合する。スリッパー34上の平坦なすべり面35
は斜板37の平坦な傾斜面36に隣接し、斜板37は駆動側で
耐摩耗性材料のすべりリング38を支承し、斜板37がアキ
シャルピストン機械の半径方向の横断平面と成す角度Ｗ
は、アキシャルピストン機械１の流量を変化するために
任意に変更することができる。スリッパー34は、シリン
ダ９に面する側に、ショルダー39を有し、ソケット33を
内包する突起41が着脱プレート42の透孔43を貫通し、シ
ョルダー39で着脱プレート42に当接し、球状支持ヘッド
により軸方向および半径方向の両方に支持でき、該球状
支持ヘッドは圧力ばね（図示せず）により傾斜面36に向
けて軸方向に付勢することができる。第２図において、
流量を変更するために旋回できる斜板37は、簡略化のた
めに、中心軸線６に対し直角に即ち流量＝０あるいは最
小として示されている。
スリッパー34のすべり面35と斜板37の傾斜面36との間
には、各部において全体を49、51で示した静圧軸受があ
り、該静圧軸受46、51は内部に流体又はオイルのクッシ
ョンを有し、通路52、53によりシリンダ27、29に連通さ
れ、凹部54、55に形成された第１および第２の圧力ポケ
ットを通じて作用し、シリンダ空間27、29内の圧力に応
じた範囲で矢印58に示したピストン力に抗しそれぞれの
ピストン12に作用して該ピストン力を大幅に減少させ、
それにより軸受49、51の摩擦を少なくする。ピストン12
がスリッパー34によって支持され傾斜面36の傾斜角度が
一定の場合、ピストン58の力と軸受49、51の結果的に生
じる反作用59との間でバランスをとることが可能であ
る。圧力ポケット54、55が適当な軸方向有効サイズを与
えられるためバランスのとれた軸受状態が可能である。
本発明の範囲内において、第３および第４の圧力ポケ
ット56、57を球状すべり面46、47の少くとも一方の配置
することも可能であり、該第３および第４の圧力ポケッ
ト56、57はシリンダ空間27、29へ適宜連通することによ
りピストンジョイント48に対する静圧軸受を形成する。
第１シリンダ空間27から導びいた第１の通路52とこれ
に連通した第１および第３の圧力ポケット54、56並びに
第２シリンダ空間29から導びいた第２の通路53とこれに
連通した第２および第４の圧力ポケット55、57は、すべ
り面35、36、46、47により互いに分離された別々の圧力
系を形成する。その結果、それぞれ連通したシリンダ空
間27または29の圧力はそれぞれの静圧パッドにのみ作用
させることができる。
この典型的実施例において、スリーブ61は各ピストン
12内の中央長手方向穴62に軸方向に挿入され、該穴内に
例えば圧入、接着、ピン止め、あるいはねじ込みにより
固定される。スリーブ61は、斜板37から離間して対向す
る端部に配設された絞り63と、大きな断面を有する通路
部69（穴）とにより形成される軸方向通路を有する。ス
リーブ61は、ピストンヘッド32に面する端部では、その
端部が球状でないことにより自動的に第３の圧力ポケッ
ト56を形成する。
第１の通路52は、長手方向の穴62、絞り63、通路部6
9、第１および第３の圧力ポケット54、56、及びそれら
を互いに連通するスリッパー34の通路部65とから成る。
第２の通路53は、ピストン12の段付面30近傍に設けら
れた半径方向通路部66と、スリーブ61に設けられた周溝
または狭小部67と、周溝67からこの場合半径方向に球面
帯状の第４の圧力ポケット57まで延びる通路部68と、互
いに圧力ポケット55、57を連通するこの場合傾斜した通
路部70とから成る。
この典型的実施例において、第３および第４の圧力ポ
ケット56、57はピストンヘッド32の球面47に配設され、
第１および第２の圧力ポケット54、55はスリッパー34の
すべり面35に配設される。しかしながら、圧力ポケット
をそれぞれ対応するすべり面に形成することも可能であ
る。周溝67及び通路部66、68間の距離はスリーブ61の長
さｌより小さいため、スリーブ61は端部に長手方向穴62
に十分に保持され且つ固定される部分をもつ。
アキシャルピストン機械１の作動は一般的に公知であ
り、したがって機能の説明は省略する。要約すると、ピ
ストン力58と対向力59との間に良好なバランスが得られ
るため、スリッパー34と斜板37とピストンヘッド32との
間に低摩擦、したがって長寿命の軸受が得られ、これは
シリンダ空間27、29の各々における圧力に依存し、即ち
アキシャルピストン機械１の出力に依存している。
この典型的実施例において、第１の圧力ポケット54は
円形であり、第２の圧力ポケット55は環状であり、それ
らは互いに同心に配置される。この典型的実施例におい
て圧力ポケット54、55の互いの分離性又は密封性を改良
するために、環状溝71がそれらの圧力ポケットから離間
してそれらの圧力ポケット間に配設され、スリッパー34
を貫通して延びる通路72によりハウジング４の空間５に
接続即ちベントされる。
（発明の効果） 以上のように本発明によれば、すべり軸受の負荷がア
キシャルピストン機械の運転状態に従ってある程度まで
減少し得る効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によるアキシャルピストン機械の軸方
向断面図、第２図は、アキシャルピストン機械のピスト
ン機械を示す軸方向拡大断面図、第３図は、ピストン軸
受に対するスリッパーのすべり面を示す平面図である。 １……アキシャルピストン機械、５……空間 12……ピストン、27……第１シリンダ空間 29……第２シリンダ空間、32……球状ピストンヘッド 33……ソケット、34……スリッパー 35、36……すべり面（傾斜面）、37……斜板 38……すべりリング、46、47……球状すべり面 49、51……すべり軸受、52……第１の通路 53……第２の通路、54……第１の圧力ポケット 55……第２の圧力ポケット、56……第３の圧力ポケット 57……第４の圧力ポケット、61……スリーブ 62……中央長手方向穴、63……絞り 66、68……横断通路

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】段付ピストンとして形成され、第１のシリ
    ンダ空間と少くとも第２のシリンダ空間とを画定するピ
    ストンを有し、該ピストンが軸方向に変位可能な駆動面
    を介し駆動側で駆動され、該駆動面上のピストンが、通
    路により第１のシリンダ空間に接続された圧力ポケット
    を備えるすべり軸受内で滑動するアキシャルピストン機
    械において、第２のシリンダ空間が、第１の通路から分
    離した第２の通路により、すべり軸受の２つのすべり面
    のうち一方のすべり面に設けられた第２の圧力ポケット
    に接続されたことを特徴とする段付ピストンとして形成
    されたピストンを有するアキシャルピストン機械。
  2. 【請求項２】前記第１および第２の圧力ポケットがスリ
    ッパーのすべり面に形成されたことを特徴とする請求項
    １に記載の段付ピストンとして形成されたピストンを有
    するアキシャルピストン機械。
  3. 【請求項３】前記第１および第２の通路が、少くともピ
    ストンの縦方向部において、ピストンに沿い且つピスト
    ンを貫通して延びることを特徴とする請求項１に記載の
    段付ピストンとして形成されたピストンを有するアキシ
    ャルピストン機械。
  4. 【請求項４】前記両通路が互いに同軸状に延びることを
    特徴とする請求項３に記載の段付ピストンとして形成さ
    れたピストンを有するアキシャルピストン機械。
  5. 【請求項５】前記第１および第２の通路のうち少くとも
    一方が、ピストンに挿入されたスリーブ内に延びるか、
    あるいは該スリーブにより画定されることを特徴とする
    請求項３に記載の段付ピストンとして形成されたピスト
    ンを有するアキシャルピストン機械。
  6. 【請求項６】前記第２の通路が、ピストンの縦方向部の
    領域において、溝のような凹部により、特にスリーブの
    周面における環状溝により形成されることを特徴とする
    請求項５に記載の段付ピストンとして形成されたピスト
    ンを有するアキシャルピストン機械。
  7. 【請求項７】前記スリーブの周面の凹部が、好ましくは
    段付表面付近に延びる横断通路とピストンヘッドの領域
    に延びる横断通路との少くとも一方により、前記第２の
    シリンダ空間と前記第２の圧力ポケットの少くとも一方
    とが接続されることを特徴とする請求項６に記載の段付
    ピストンとして形成されたピストンを有するアキシャル
    ピストン機械。
  8. 【請求項８】前記横断通路の少くとも一方が絞りとして
    形成されるか、あるいは絞りが前記少くとも一方の横断
    通路に挿入されることを特徴とする請求項７に記載の段
    付ピストンとして形成されたピストンを有するアキシャ
    ルピストン機械。
  9. 【請求項９】前記ピストンが球状ピストンヘッドを有
    し、該球状ピストンヘッドが、斜板、あるいは該斜板上
    で滑動するように支持されたスリッパーに設けられたソ
    ケット内に旋回自在に取付けられ、第１および第２の圧
    力ポケットあるいは第３および第４の圧力ポケットがピ
    ストン継手の２つの球状すべり面の少くとも一方に、好
    ましくはピストンヘッドの球状すべり面に配設されるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の段付ピストンとして形
    成されたピストンを有するアキシャルピストン機械。
  10. 【請求項１０】前記第２または第４の圧力ポケットが、
    前記第１または第３の圧力ポケットと同心であり、好ま
    しくは後者を環状に囲繞することを特徴とする請求項９
    に記載の段付ピストンとして形成されたピストンを有す
    るアキシャルピストン機械。
  11. 【請求項１１】前記第１と第２の圧力ポケット間におい
    て、すべり面の１つに、好ましくはスリッパーのすべり
    面に、通路によりハウジング空間に接続された環状凹部
    を備えることを特徴とする請求項10に記載の段付ピスト
    ンとして形成されたピストンを有するアキシャルピスト
    ン機械。
  12. 【請求項１２】絞りが、好ましくは斜板から離れて面す
    るスリーブの端部でスリーブに形成されるか、またはス
    リーブ内に挿入されることを特徴とする請求項５に記載
    の段付ピストンとして形成されたピストンを有するアキ
    シャルピストン機械。
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