JP6338576B2 - シリンダ毎に分配器を有するラジアルシリンダ式液圧マシン - Google Patents

Description

本発明は、ラジアルシリンダ及びシリンダ毎に各１個の分配部材を有する液圧マシンに関し、すなわち、星状パターンに配列して、モータシャフトの動程又はクランク部分に作用する複数個のラジアルシリンダを、マシン本体に対して振動するよう配置する従来既知のタイプの液圧マシンに関する。さらに、加圧又は排出液体の分配は各シリンダが個別に行い、また従来既知のラジアル液圧マシンに対して改善した特性をもたらし、関連する技術−経済的結果を得ることができるようにする。

従来技術は、シリンダを星状パターンに配列する種々のタイプのラジアル液圧マシンを含み、とくに、シリンダ毎に各１個の分配器を適用し、液圧マシンの動作を良好にし、また軸方向妨害を減少するようにして分配を実現することを提案する解決策を含む。

従来技術において、上述したように、これら液圧マシンは種々のやり方で作製され、第１の手法としては、振動面に配置したポートを開閉するようシリンダ本体を振動させ、これらポートは液圧液体の供給及び排出をそれぞれ行うチャネルに接続する。これら特性を実現するものとしては特許文献１（独国特許出願公開第３５９５４３号）に記載されており、この場合、各シリンダはモータシャフトに平行な軸線を有する円筒形外面を有し、シリンダ及びピストンに対して、往復動作、モータシャフトの道程における接続摺動による振動をさせる。シリンダの外径部に液体を供給及び排出する環状のチャネルを設け、またこれらチャネルと振動面との間に各チャネルをシリンダヘッドの内部に連通するシリンダヘッドにおけるスリットに接続する半径方向ポートを設ける。シリンダ軸線周りにおけるシリンダの振動は、ピストンの上死点及び下死点における一方又は他方のチャネル、及び中間位置における通路の接続を決定し、シリンダからチャネルへの液体通過の各通路を閉止する。

さらに、類似の解決策は、シリンダの振動面をポートに対してできるだけ緊密にすることを必要とし、シリンダのポートに接続しない場合に、液圧マシンの内部空間に対してシリンダ内の加圧液体を封止しなければならず、内部空間に引込まれた液体、すなわち、部品の振動又は摺動動作におけるシール部及び摺動面の不正確さに起因して流出した液体は捕集しなければならず、高性能なラジアルシリンダを有する現行液圧マシンの構造には既知の解決策は望ましくないものにする。液圧マシン、とくに液圧モータは、高速回転であること、さらに、作動変位量が最小であることが知られており、可変変位量となるよう共通して構成し、またこれら条件で極めて高圧に達することが知られている。

したがって、従来技術において第２の手法が知られており、この場合、カムによる、又はシリンダ及び／又はピストンの同一振動動作によるシリンダの振動動作によって制御される摺動バルブを有する各シリンダに対する個別分配を実現する。様々な解決策におけるシリンダに供給する分配に関するこの第２の手法としては、特許文献２（英国特許第２１６７１３８号）が知られており、この場合、ラジアル液圧モータは、各ラジアルシリンダにつき１個の摺動バルブを有し、この摺動バルブは、モータ動作パラメータの値に基づいてマイクロプロセッサによって電子的に制御し、対応のチャネルを液体がシリンダから又はシリンダへ流れるよう接続し、その動作を実現する。

バルブ開閉の調節及び制御を最良の仕方で調整可能にする場合であっても、同様のことを実現することは、ラジアル液圧モータを極めて高額にし、センサのような電子デバイスや、ソレノイド及びマイクロプロセッサによって制御する摺動バルブを常に必要とし、したがって、可搬式マシンの用途を除外し、又は安全性の理由から電気設備を装備できない。さらに、シリンダにつき各１個の分配器のような摺動バルブを有する液圧モータの実現は、バルブと振動シリンダ−ピストンとの間における接続に関する機械的部品が複雑であることに起因して高額であり、液圧流体内の不純物に対して極めて影響を受け易く、簡便でない保守コストがより顕著になることと相まってより高額な構成コストにする。

液体を使用しない又は流体漏洩のないラジアルシリンダを有する液圧マシンも知られている。これらマシンの実施例としては特許文献３（米国特許第６５１１３０６号）に記載されており、この場合、２個ずつ互いに対向し、対向するシリンダ対が互いに直交するよう配置した４個のシリンダが、シリンダの軸線に交差する方向に摺動し、またシリンダを摺動面における送給ポート及び排出ポートにそれぞれ接続するポートを設けた分配器から遠ざかる、また接近する摺動をする。漏洩の回避は、摺動面を平坦にし、またピストンに突起部を設け、突起部が上死点で接続ポートに係合し、摺動面上で分配器をシリンダ内におけるピストンの動きと同様に交互に並進移動させることによって行い、しかしシリンダは堅固なクロス部で互いに直交して関連し、また互いに接続する。送給ポート及び排出ポートは液圧マシンのハウジング内に挿入した本体に形成し、各シリンダのヘッドに形成し、また弾性素子を収容して摺動する分配器を押圧し、流体が漏洩するのを防止する。最後に、流体送給チャネル及び排出チャネルのハウジングから挿入した本体への接続は、ピストンの軸線方向に平行な表面上で生じ、挿入した本体と並進運動する分配器との間における流体圧力による圧力の影響を排除する。

このようにして、特許文献に記載されたことの実現が漏洩をなくす目的を達成できるとしても、多くの往復ラジアルシリンダを有する通常の液圧モータ又は液圧マシンには適用できず、これは、強制的に直角にされる運動方向に関する制限、及び上述の特許文献に記載の構造の複雑さによる妨害物を極めて減少してより大きな変位量にするため各ラジアルシリンダに対する同様の分配器を実現することの双方に起因する。

従来技術としては、さらに、特許文献４（仏国特許出願公開第２２９６７７８号）に記載のようなラジアルシリンダを有する液圧マシンがあり、この場合、ディスク型分配器をモータシャフトに同軸状に配置し、このディスク型分配器はモータシャフトと同期して回転する。回転するディスク型分配器は、その動きで記載された特別な実施形態のラジアルシリンダによる２個のクラウンのうち一方における対応のチャネルに対する接続チャネルを開閉する。単独シリンダには球形振動面を設け、可動に形成した球形表面と接触させ、圧力が変化するときシリンダの球形振動面に対する一定の接触圧力を維持するようにする。分配は回転するディスク型分配器によって行い、分配器ディスクの角度位置によって確保される一時的接続に基づく圧力又は排出の下で長いチャネルを維持する。この実施形態は、上述した先行特許文献で見られる従来技術の限界に対する何らかの解決策を提案するものではなく、なぜならラジアルシリンダを有する多くの液圧マシンの限界、すなわち、分配器とシリンダとの間における障害を招く液圧液体量、及びシリンダと着座部との間における力の分布に影響を与えるマシン本体と振動シリンダとの間における液圧液体流入が依然としてあるからであり、これにより加圧された分岐部又は排出分岐と接続したとき、供給チャネルの接続に基づいて異なる挙動を示すようになる。

シリンダのピストン行程の中心ラインに隣接して振動中心がある球状振動面を有するラジアルシリンダを持つ液圧モータは、特許文献５（仏国特許第１５３０６０５号）から既知である。分配は、球状面の外部から、及び表面の反対側領域から個別のチャネル、すなわち、一方の側で液圧回路の分岐部、他方の側で液圧回路の他方の分岐部に接続されるチャネルを有する中心に向かって延びる半径方向チャネルによって生ずる。したがって、分配は、運動が供給チャネルとシリンダ自体との間のポートを開閉するシリンダの振動によって生じ、これによりシリンダに接続される分岐部の圧力、及びモータシャフトの回転に基づいてシリンダからの液圧液体を導入又は排出する。この実施形態がどのようにして回転（ディスク）又は並進（摺動バルブ）外部手段の補助なしに分配を実現できるかを示す場合であっても、外部振動面における液圧液体の圧力均衡をとる技術的問題は、どの分岐部が加圧されるかに基づく。すなわち、単に一方の分岐部のみ加圧下にあり、他方の分岐部が排出部に接続され、モータシャフトの回転機械的エネルギーを発生する液圧液体の通過を実現する。したがって、シリンダの振動面は小さくない圧力を、時にどちらの分岐部が加圧下にあるかに基づいて一方の側面から他方の側面に向かう圧力を受けるままであり、球状表面に過荷重及び摺動摩耗を生じ、それと同程度にシリンダ内部に常に圧力のスラスト反作用を生じ、それが分配を行う２つの側面ゾーン間で球状表面に解放される。派生する摩耗は、このような実施形態の使用を比較的低い液体圧力及び低い速度で動作する液圧モータに限定させる。

独国特許出願公開第３５９５４３号明細書 英国特許第２１６７１３８号明細書 米国特許第６５１１３０６号明細書 仏国特許出願公開第２２９６７７８号明細書 仏国特許第１５３０６０５号明細書

このような背景技術は、振動シリンダを有するタイプの改善したラジアル液圧マシンを形成できることに関して大きな改良を受け入れる余地があり、上述の欠点を克服してシリンダ毎の個別分配を実現し、妨害物及び不都合な空間を減少し、従来既知の実施形態で生ずる欠点を回避しつつ液圧流体をシリンダに分配できるようにする。

したがって、技術的問題、すなわち、本発明の根底における問題は、振動シリンダを有するタイプの改良したラジアル液圧マシンを形成し、有効に機能しかつ簡単な分配器が各振動ラジアルシリンダと連動し、マシンの高圧、高速回転、並びに最小振動角度での既知の動作においても封止しつつ、あらゆる使用条件における漏洩を回避することである。

本発明のさらに他の目的は、振動シリンダを有するタイプのラジアル液圧マシンにおける分配を実現することであって、振動角度が減少することによって生ずることが知られている液圧モータにおける変位量が変化する際にも、流体通過が最良の封止条件及び動的条件で生じ、分配器の表面とラジアル液圧シリンダの振動摺動面との間に生ずるスラスト力を容認可能な程度に維持することである。

最後に、上述の技術的問題の他の部分は、振動シリンダを有するタイプの改良した液圧マシンを実現することであって、各シリンダからの供給／排出ダクトの断面が、異なるサイズの振動角度が存在する場合でも流体通過の速度の一貫性を実現することである。

この問題は本発明による液圧マシンによって解決され、本発明は、シリンダ−ピストンのユニットをクラウン状又は星型に配列したラジアル型の振動シリンダを備え、前記ユニットのピストンは、クランクシャフト又はカム又は同心状に配置した介在部材上で摺動可能に、また前記振動シリンダ内で往復運動するよう形成する、該液圧マシンであり、前記振動シリンダは、対応する振動シリンダの振動面に同心状の又は対応する分配面に接触するようにし、分配器本体は、前記振動シリンダの振動面に対して前記マシン本体とは別個に配置し、かつ前記液圧マシンの前記マシン本体における、又は前記マシン本体に固着した部分における着座部内に収容し、さらに、各分配器本体は、前記分配器本体の背面に接続される液体圧力の作用の下に前記着座部内で、分配を受けるよう前記ラジアル型の振動シリンダに向かって移動可能とすることを特徴とする。

さらに、改良した実施形態において、前記分配器本体の前記分配面に対する各背面は、前記液圧液体の運動方向に従って等しい面積を有する液体密ゾーンに分割して、シール性に影響を受けないようにする。

さらに、好適な実施形態において、前記分配器本体の前記背面の前記液体密ゾーンは、同心状に形成し、また中心ゾーン及び周辺ゾーンに区分する。

さらに他の実施形態において、各振動シリンダは、液圧回路の分岐部を分配ポートの対における一方又は他方の分配ポートに接続して前記液圧回路の分岐部を接続させる１対のスリットを有し、シリンダ軸線に対して、前記振動シリンダが前記液圧マシンに対して許容される動作における最大振動に対応する角度位置に２対のスリット対が介在するようスリット対を形成する。

さらに有利な実施形態において、中心又は周辺若しくは全体的な対応の流体密ゾーンと、対応するポート若しくはポート対との間における接続部には、所定断面を有する孔を形成する。

さらに、改良した実施形態において、各振動シリンダは、対応する分配器本体によって液圧液体を供給及び排出する環状チャネルに液圧的に接続する。

さらに、好適な実施形態において、各振動シリンダは、対応する分配器本体によって静止中心本体から液圧液体を供給及び排出する内部チャネルに液圧的に接続する。

さらに、特別な実施形態において、前記分配器本体の供給ポート又は排出ポートは、液圧液体分配通過の通路開閉における先行突出部又は遅延突出部を有する。

さらに、好適な実施形態において、ポートは前記振動シリンダのスリットに対向して、膨出部を有する端縁を形成し、減少した変位量で動作する液圧モータにおける振動角度変動に従って、液圧液体が通過する通路断面を可変にする。

最後に、特別な実施形態において、前記液圧マシンは、振動を案内する各トラニオンにおける接続チャネルと、各トラニオンの単一の分配器本体における対応する単一のポートに対面する対応の分配スリットとを有し、前記液圧マシンはトラニオン及びシリンダの振動面に対応する分配面を全体的に有する。

本発明の特徴及び利点は、振動ラジアルシリンダ及びシリンダ毎に単独の分配部材を有する液圧マシンの実施形態に関して、概略的にまた非網羅的に示す幾つかの実施例を含む９葉の添付図面につき、以下に説明する。

ラジアルシリンダを有する液圧マシン、この場合、本発明による星型（スター）に配列したシリンダを含む平面に対応して、液圧流体用にシリンダ毎に各１個の個別の分配器を設けた液圧モータのモータシャフトの軸線に直交する平面の概略的断面図を示す。 シリンダを上死点に形成した図１のラジアルシリンダを有する液圧モータのII−II線上の概略的断面図を示す。 図１及び２の液圧モータにおける各シリンダの振動ヘッドに存在する個別の分配器本体の概略的断面図を示す。 図３の個別の液圧分配器における、シリンダ軸線方向に見た、また液圧流体の供給チャネル及び排出チャネルの側から見た概略図を示す。 図１及び２のラジアルシリンダを有する液圧モータの振動シリンダの振動面における一部断面とする概略図を示す。 ラジアルシリンダを有する液圧マシン、ここではラジアルシリンダによる２重クラウンを有する液圧モータの概略図であり、カムが外側に存在し、中心ピンが支持体及び液圧流体の供給／排出チャネルを有する本体として作用し、中空モータシャフトを構成するようカムとともに回転する外部スカートを有するため、動力作動ホイール中心に使用する液圧モータの概略図を示す。 ラジアルシリンダを有する液圧マシン、ここでは図６の液圧モータのモータシャフト軸線に直交する平面であって、本発明による星型（スター）に配列したシリンダを含む平面に対応して、振動内側端部に各シリンダそれぞれに対して液圧流体の個別の分配器を装備した概略的断面図を示す。 トラニオンに振動ラジアルシリンダを有する液圧マシン、ここでは液圧モータのモータシャフト軸線を含む直径方向平面であって、本発明によるシリンダ及び振動軸線を含む平面に対応し、２個のトラニオンのうち、一方のトラニオンにおいて各シリンダそれぞれに液圧流体の個別の分配器を装備した、液圧モータの概略的断面図を示す。 図１，２及び５と同様の振動液圧シリンダであり、この場合、ポートを有する液圧シリンダの接続スリットが通過する断面を増大させるようにした分割構成を有する振動液圧シリンダの概略的斜視図を示す。 図１，３又は４と同様の振動液圧シリンダの分配器であり、この場合、分配器の送給／排出ポートが、図９の液圧シリンダの接続スリットに向かう通過断面を増大させるようにした分割構成を有する分配器の概略的斜視図を示す。 図１，２及び５と同様の振動液圧シリンダであり、この場合、ポートを有する液圧シリンダの接続スリットが通過断面を増大させるようにした分割構成を有し、並びにこのシリンダの振動が液圧分配器の封止面上で生ずるようにした振動液圧シリンダの概略的斜視図を示す。 図１０と同様の分配器であり、シリンダの振動面の側から見た概略図を示す。 図１２の分配器におけるXIII−XIII上の概略的な直径方向の断面図を示す。 図１２の分配器におけるXIV−XIV上の概略的な直径方向の断面図を示す。 図１１の分配器における供給チャネル／排出チャネル側から見た概略図を示す。 図１２〜１５の分配器における１対のポートに対してシリンダにおけるスリット対の振動運動のシリンダ振動サイクル全体にわたる順次の段階における略図的に示す。 図１２〜１５の分配器における１対のポートに対してシリンダにおけるスリット対の振動運動のシリンダ振動サイクル全体にわたる順次の段階における略図的に示す。 図１２〜１５の分配器における１対のポートに対してシリンダにおけるスリット対の振動運動のシリンダ振動サイクル全体にわたる順次の段階における略図的に示す。 図１２〜１５の分配器における１対のポートに対してシリンダにおけるスリット対の振動運動のシリンダ振動サイクル全体にわたる順次の段階における略図的に示す。 図１２〜１５の分配器における１対のポートに対してシリンダにおけるスリット対の振動運動のシリンダ振動サイクル全体にわたる順次の段階における略図的に示す。 図１２〜１５の分配器における１対のポートに対してシリンダにおけるスリット対の振動運動のシリンダ振動サイクル全体にわたる順次の段階における略図的に示す。 図１２〜１５の分配器における１対のポートに対してシリンダにおけるスリット対の振動運動のシリンダ振動サイクル全体にわたる順次の段階における略図的に示す。 図１２〜１５の分配器における１対のポートに対してシリンダにおけるスリット対の振動運動のシリンダ振動サイクル全体にわたる順次の段階における略図的に示す。 振動シリンダの全体的中心スリットに対するポート形状であって、オーバーラップ部分がない形状を概略的に示す。 振動シリンダの全体的中心スリットに対するポート形状であって、負オーバーラップである形状を概略的に示す。 振動シリンダの全体的中心スリットに対するポート形状であって、正オーバーラップである形状を概略的に示す。 本発明による振動シリンダの全体的中心スリットに対するポート形状であって、死点位置でオーバーラップ部分ない形状を概略的に示す。 本発明による振動シリンダの全体的中心スリットに対するポート形状であって、振動における対応シリンダの小さい傾斜角度で開放し、関与するポートとスリットとの間における通過断面のポートの進行度を示す異なる３つの位相のうち１つにおける形状を概略的に示す。 本発明による振動シリンダの全体的中心スリットに対するポート形状であって、振動における対応シリンダの小さい傾斜角度で開放し、関与するポートとスリットとの間における通過断面のポートの進行度を示す異なる３つの位相のうち１つにおける形状を概略的に示す。 本発明による振動シリンダの全体的中心スリットに対するポート形状であって、振動における対応シリンダの小さい傾斜角度で開放し、関与するポートとスリットとの間における通過断面のポートの進行度を示す異なる３つの位相のうち１つにおける形状を概略的に示す。

図１及び２には、本発明による振動シリンダ用の個別分配器の第１実施形態において、液圧マシン１、この場合、星型（スター）パターンに配列し、クランク４を構成するカムを有するモータシャフト３上で個別ピストンの既知のシュー５によって摺動するよう配置したラジアルシリンダ２を有する液圧モータを示す。各シリンダヘッドには、シリンダのスターに至る環状チャネル７，８に連通するスリット６を設け、マシン動作のために液圧流体の送給及び帰還を行うようにする。各環状チャネルには各シリンダに向かうよう流体供給半径方向（ラジアル）ダクト９を設ける。対応のシリンダ２に接続する２個の半径方向ダクト９は、遊びを持たせて分配器１１を収容するための着座部１０内に流体を供給し、各半径方向ダクト９は分配器本体の表面における同一サイドであるが異なるゾーンに接続し、これらゾーンにはゾーン相互間で液圧マシンの内側に向かう分離シール部を設ける。分配器本体１１の内部には整形したダクト１２及び１３を設け、これらダクト１２及び１３は、それぞれ分配器本体の異なるゾーン１４及び１５を円筒形の分配面１６で振動シリンダ２に液圧接続し、この分配面で分配器本体から整形ダクト１２及び１３に対応する分配ポート１７及び１８を経由して液圧流体が通過し、サイクルの瞬間的位相で必要とされるとき、２個の環状チャネル及び対応のシリンダ２のそれぞれでスリット６を経由する液圧流体の送給及び排出の交互通過を実現する。

さらに、シリンダ２は、振動軸線を画定するトラニオン１９を有し、この振動軸線に円筒形の分配面１６の中心があり、すなわち、トラニオンの回転面２０のガイドによって振動を生じ、トラニオンは液圧マシン１の壁２１及び２２に回転するよう連結し、各環状チャネル７及び８は、液圧マシンの壁における孔２５によって液圧回路ダクトの対応するアタッチメント２３及び２４に接続する。したがって、ピストン２６には上死点でシリンダ２の高位部分２８を占めるクラウン２７を設け、このクラウン２７によって流体が残存して害を及ぼす容積を大幅に減少する。さらに、図３には、整形チャネル１２のゾーン１４のための前面シールの着座部２９、並びに整形チャネル１３のゾーン１５における周縁シールのための着座部３０を示す。

整形チャネル１２のゾーン１４及び整形チャネル１３のゾーン１５は同一表面積を有するよう計算し、したがって、液圧流体の圧力によってこれらゾーンから生ずるスラスト力が圧力に比例してほぼ同一となるようにする。円筒形の分配面１６に存在する圧力は、ゾーン１４及び１５の表面積が等しいことに起因する圧力一貫性によって均衡が保たれ、分配器本体１１に対するスラスト力のバランスを確保し、またトラニオン１９とトラニオンの回転面２０との間におけるスラスト力を制限できるようになる。分配器１１とシリンダ２との間におけるスラスト力の一貫性は、特別な保持手段がなくとも分配面のシールが確保され、これは、なぜなら、分配器本体の移動性がシリンダに加わる液圧液体のスラスト力全体をトラニオンの振動面に伝達せず、しかしシリンダ内の液圧液体のスラスト力と分配面上のスラスト力との間で補償されない残留スラスト力しか伝達されないからである。

図６及び７には液圧マシン３１の他の実施形態であって、星型パターンに配列したラジアルシリンダ３２を有し、各ピストン３３が内面カム３４上で摺動する実施形態を示し、シリンダは、液圧マシン、ここでは液圧モータにおいてシリンダによる２重クラウンとして区分けし、各クラウンに内面カム３４を連結し、これら内面カム３４が中空モータシャフト３５とともに回転し、この中空モータシャフト３５は、通常、乗り物の駆動ホイール内に直接収容される液圧モータとともにホイール中心を構成することが知られている。この液圧マシン３１は、ここでは図示しない支持構体に連結するための側壁３６と、液圧流体を供給する及び排出するための軸線を外れたダクト３８及び軸線方向ダクト３９に対するアタッチメントのための側壁３７とを有し、これらダクトは、液圧マシン３１の静止中心本体４０内に延在する。

図示のように、各シリンダ３２は、シリンダ２と同様にトラニオン４１によって回転面４２で振動するよう支持する。この場合、星型パターンに配列したシリンダによる２つのクラウンが存在し、これらクラウン相互間にトラニオン４１の回転面４２のための中間支持リング４３を設け、この中間支持リング４３は振動シリンダよりなる２個のクラウン４４及び４５間に配置する。各シリンダ３２は、シリンダ２と同様に構成し、スリット６を分配器本体１１の分配面１６に接触させる。各ピストン３３はシュー５を有し、このシュー５は星型パターンに配列したシリンダのクラウン４４，４５用のカム上で摺動する。さらに、ピストン３３は上死点でシリンダ２の高位部分２８を占めるクラウン２７を有し、このクラウン２７によって各サイクルで流体が残存して害を及ぼす容積を減少する。このようにして、図から分かるように、静止中心本体４０における各ダクト３８又は３９は、接続チャネル４７及び４８によってそれぞれ分配器本体１１の着座部４６に接続され、これら接続チャネル４７及び４８は、それぞれ軸線方向ダクト３９及び軸線から外れたダクト３８から延び、後者の軸線から外れたダクト３８は各シリンダクラウンに対応する環状ダクト４９を有して、静止中心本体４０の中心部分、すなわち、軸線方向ダクト３９が存在する部分を回避して各シリンダのための対応チャネル４８に接続できるようにする。

図８には、ラジアルシリンダを有する通常の液圧マシン５０、ここでは好適には振動シリンダから側方に突出するトラニオンが画定する軸線周りに振動するシリンダ５１、支持トラニオン５２、及び液圧流体を供給及び排出するトラニオン５３であって、トラニオン内のチャネル５４によって液圧流体の供給及び排出が生ずる該トラニオン５３を有する形態の液圧モータを示す。供給トラニオン５３の回転面５５には、シリンダ２又は３２のヘッドにつき説明した分配器本体１１と同様の分配器本体５６を設け、環状チャネル５７及び５８に隣接して回転面５５の内部に分配する接続を行うようにし、液圧流体の分配面としても同時に作用して供給及び排出を行う。環状チャネル５７及び５８は、それぞれ軸線方向に延在するダクト５９及び６０によって液圧マシン５０に接続する液圧回路から供給及び排出するアタッチメント６１及び６２に接続する。このようにして、モータケース６４の摺動カバー６３は、モータシャフト６６の第２端部６５を通過させることができ、既知の実施形態においては、この摺動カバー６３内に回転するディスク型分配器を全体的にシリンダからの液圧流体を送給／排出するよう収容する。最後に、通常のピストン６７は、既知のようにモータシャフトのクランク６８に摺動接触するよう配置する。構造の類似性のため、分配器本体５６は、上述した分配器本体１１と同様に構成し、また動作する。したがって、分配は、供給トラニオン５３の回転面において分配器本体のポートに対応するよう存在するスリット６９の振動によって生じ、これらポートは分配面を経由して環状チャネルに向かい、ポートは、上述の実施形態に記載のように、環状チャネル５７及び５８に接続する。

図９及び１１には回転トラニオン７１を有する振動シリンダ７０及び振動シリンダ７２を示し、これら振動シリンダにおいて、回転面７３は分配面に一致し、また回転の位置決め機能はシリンダを挿入する液圧マシンのシリンダによるスター（星型）において、シリンダを配置する半径方向に対する振動アンダーカット面の部分７４によって行う。図１０には分配器本体２及び３２に類似の分配器本体７５を示し、この場合、振動シリンダからのまた振動シリンダに向かう分配のポート及び整形チャネルの構成が異なる。すなわち、振動シリンダ７０及び７２は、分配面を経由する２重の接続スリット７６を有して、上述のポート６又は６９に対する通過断面を増大させるものであり、なぜなら、通過断面はスリットの幅によってではなく、スリットに存在し、分配面７３を振動シリンダ７０又は７２の内側に接続する孔７７によって決定されるからである。

２個のスリット７６それぞれは、対応の振動シリンダ７０又は７２の中心線の軸線方向Ｄに対して、これら振動シリンダの対応する最大振動角度よりも大きい角度をなす半径方向角度に配置する。このようにして、各個別のスリット７６は、分配器本体１１又は５６のスリット６又は６９と同様に、液圧流体の送給又は排出動作において、分割した中心ゾーン８０からの液圧流体を整形チャネルに接続するためのポート７９及び周辺ゾーン８２からの液圧流体を液圧回路の対応するまた反対側の分岐部に接続するためのポート８１を有する分配器本体７５の分配面７８に対するシリンダの分配面７３の相対振動で挙動する。周辺ゾーン８２とポート８１との間の接続は、このゾーンとポートとの間の周辺孔８３によって生じ、中心ゾーン８０とポート７９との間の接続は中心孔８４によって生じ、したがって、周辺ゾーンは周方向凹所８５に収容されるシールによって分配器本体７５の外径で区切られる。

図１２〜１５における形状は上述した参照符号で明確に示し、さらに、参照符号８６は、周辺孔８３に液圧流体を分配するための周辺ゾーン８２における環状チャネルを示し、参照符号８７は、周辺ゾーン８２と中心ゾーン８０との間を区切るシールのための前面環状着座部を示す。

図１６ａ〜１６ｈは、ラジアルシリンダを有する液圧マシンの包括的なモータケースにおける着座部８８に収容した分配器本体７５と、着座部における中心ゾーン８０の供給用の中心ダクト８９と、周辺ゾーン８２における収束供給用の周辺ダクト９０との間における往復振動の運動を示す。順次の位相において、振動シリンダの分配面におけるスリット７６は後述の位置で分配器本体７５における対応する分配面７８に接触することが明確に見ることができる。図１６ａにおいては、シリンダ及びピストンが上死点にある状態で、スリット７６は、分配器本体の周辺ゾーンのポート８１及び中心ゾーンのポート７９双方に対して閉じた位置にあり、これに続く図１６ｂではシリンダの方向Ａへの振動が周辺ゾーンのポート８１からスリット７６への流体通過の通路を開放し始め、図１６ｃではＡ方向への振動振幅が最大であり、したがって、図１６ｄは、シリンダが下死点の図１６ｅに示す周辺ゾーン８１及び中心ゾーン７９双方のポートがスリット７６に対して閉じた位置に達するまで方向Ｂへの振動の動作が復元することを示す。したがって、この反対方向への振動で再び図１６ｆに示すように、シリンダの方向Ｂへの振動でスリット７６は中心ゾーン７９のポートに連通し、最終的に図１６ｇに示す完全開放状態に達し、さらに、振動のサイクル動作の完了を図１６ｈに見ることができ、図１６ｈの状態では中心ゾーン７９のポートがスリット７６に向かう完全開放位置から方向Ａに後続振動し、シリンダの振動動作が分配器本体７５の中心ゾーンのポート７９からスリット７６を経由してシリンダに向かう液圧流体通過の通路を閉じる。振動サイクルの終了時には、分配器本体７５におけるスリット及びポートの位置は、図１６ａの位置、すなわち、再びシリンダ及びシリンダ内のピストンが上死点にある状態に復帰する。

図１７，１７ｒｎ及び１７ｒｐは、分配器本体１１に対する対応の振動シリンダ２若しくは３２、又は供給トラニオン５３における個別スリットのための分配器本体１１を有する構成の、スリット６又は６９のような個別スリットの実施形態を示す。実際、ポート１７及び１８は、図１６に示すようにスリット６の幅に対して分離又はオーバーラップがないように形成され、オーバーラップなく液圧流体通過の明確な通路開閉を実現し、液圧流体の流れを部分的に混合させる可能性もない。他方で、送給ポート及び排出ポートを経由する液圧流体の流れの開閉をより穏やか又はソフトに行うやり方の場合、ポート９２、例えば、図１７ｒｎにおける左側のポートにおけるスリット６に向かって前進する小さい先行突出部９１を設け、シリンダの振動サイクルにおけるピストンの死点における流体通過の通路開放において、ポートの実効的開放の直前にも一瞬流体が流れ始めるようにし、同様に反対側の液圧回路における分岐部のポート９３には、スリット６に向かう小さい遅延突出部９４を設け、図１７ｒｎに示す中心のオーバーラップ位置でもポート９３がスリット６に僅かに連通を維持できるようにする。ポート９２及び９３とスリット６との間での液圧流体通過を先行させる及び遅延させる突出部のこの構成は、負オーバーラップをなす、すなわち、ノイズ及び震動（バイブレーション）を減少し、振動シリンダから流入／流出する液圧流体の流れを短期間混合させることができ、それらが構成する液圧マシンの穏やかでソフトな動作を実現する。したがって、分配動作の精密性及び安全性が必要とされる特別な実施形態において、図１７ｒｐに示すようなスリット６におけるシンプルなポートよりもオーバーラップを大きくとることができ、この場合、シリンダ振動のいわゆる死点におけるスリット６と分配器本体の送給ポート／排出ポート１８との間の流体通過位置においては、構造に起因して、ポートとスリットとの間に振動を生ずるが、それらの間には液圧流体の通過を生ずることがない狭いオーバーラップ細条部９５が残存し、分配の正オーバーラップを形成する。

最後に、液圧流体が整形ポート９６から通過するポートの順次の瞬間を示す図１８ａ〜１８ｄで分かるように、振動シリンダからの液圧流体の送給ポート／排出ポートの構造は、シリンダ振動振幅の増減によるポートの可変通過断面で生ずることができる。この特別な構造は、振動ラジアルピストン及び可変変位量、すなわち、変位量が最大値から最小値に減少できる機能を有する液圧モータで有用であり、この理由から変位量、すなわち振動振幅を無効にすることなく、変位量をもたないモータは、液圧流体の運動をモータシャフトの回転動作に変換する機能を果たせず、閉じた、すなわちロックバルブのように挙動する。図は、図１７のように可変ポート９７がスリット６の左側でオーバーラップのない位置をとる状態を示し、しかし、ここでは可変ポート９７がスリット６に対面する膨出部９８を有し、この膨出部９８が、図１８ｂに示すように小さい角度の振動で液圧流体が通過する最少の通路９９を開く。振動が増加するにつれ、図１８ｃに示すように、液圧流体の通過をより一貫性のあるようにする増大した通路１００を開放し、また図１８ｄに示す完全に開放した通路１０１となり、この場合、液圧流体は対面するスリット６の端縁にほぼ完全に開いたポート９７を見出す。

シリンダ毎に１個の分配器を有する振動シリンダ２，３２，７０又は７２を設けた上述のラジアル液圧マシンの動作は、従来既知のように液圧流体を供給又は排出する対応ポートを開閉するシリンダの振動によって生ずる。さらに、本発明は、供給ポート及び排出ポートの位置を実現及び動作させて、適用される振動ラジアルシリンダを有する液圧マシンの構造を大幅に変更する新規な解決法を導入する。

実際、従来技術で見られた大きな欠点は、適正動作のためにマシン本体から振動シリンダに液圧液体を分配する分配面でもある振動面におけるポートの封止の安全性であった。主に一方のポートにおける液圧液体の圧力は、一般的に他方のポートとは異なる。本発明が提案する解決法においては、この圧力を、このポートに存在することの他に、分配器１１，５６又は７５の背面にも存在させる、すなわち、シリンダヘッドに対する封止ゾーン１４若しくは１５、又は中心ゾーン８０、及び周辺ゾーン８２も存在させ、分配器本体をシリンダの振動面に押付ける。さらに、ポートは常に少なくとも２個あり、より高い圧力になるポートがあることを考慮して、他方のポートを液圧回路の排出側にある分岐部に確実に接続し、同一圧力がシリンダ２，３２又は７５の内側に作用できるようにする。上述の分配器本体１１，５６又は７５の動作を最も簡便にするため、この圧力によって発生する力を分配器自体の背面に作用させ、液圧マシンのすべての動作条件でも分配面１６，５５又は７８との接触を確実にし、またさらに、対向する液体圧力によって振動シリンダに発生する軸線方向力を補償することから生ずる残留スラスト力は、シリンダのトラニオン１９，４１又は５３における振動面２０，４２又は５５から解放される力であり、すなわち、トラニオンにおけるスラスト力は振動するシリンダのガイドに制限される値に減少するが、従来既知のトラニオンを設ける振動シリンダを有する液圧マシンで発生する強いスラスト力は受けない。したがって、供給ポート又は排出ポートのうち一方又は他方に異なって存在する高い圧力を考慮して、本明細書に記載の分配器本体の背面は、等しい面積を有する２つの領域に分割する。このようにして、２つの分岐部のうちどちらが加圧下にあり、どちらが排出側にあるかに無関係となり、いずれの場合でも分配器本体１１，５６又は７５に作用する圧力は、分配面に向かう最大のスラスト力を発生し、ポートから振動シリンダにおけるスリットに液圧液体を通過させる緊密性を確保できるようになる。

この動作は図８の実施形態を完全に包含するものではなく、なぜならこの実施形態におけるトラニオンは既知のような振動の支持及び分配面を構成するが、その実現により、モータシャフトの軸線方向に配列される既知のディスク型分配器によって生ずる突出部をなくすことができるからであり、したがって、図面で見える両側サイドでモータシャフトに２重連結する液圧マシンを実現することができる。さらに、図示の構造は、振動ラジアルシリンダを有する特別な液圧モータであり、本発明によれば、分配器の位置がシャフトの軸線方向位置における通常のディスク型から新規な図示の形状への変更を液圧マシンにも加えることができ、又はより好適には予め構成した液圧モータ、すなわち構成に対して第２の時点で変更を加えることができる、又はトラニオン付きの振動ラジアルシリンダを有する新規な液圧モータを設計することなく単に部分的に変更を加えることができる。

その代わりに、図９及び図１２〜１５の分配器本体の実施形態における動作は、順次の動作位相、すなわち図１６ａ〜１６ｈのシリンダ振動によって説明がつき、この場合、基本的に分配器本体７５の挙動は上述の実施形態で説明したように動作することがわかる。相違は、シリンダの分配面７３に示される２個のスリット７６の形状にあり、各スリットは、孔７７を通してシリンダ内部で接続されており、孔７７は液圧液体が通過する通路断面を決定し、シリンダ２又は３２の単独スリット６で得られるよりも幅広い液圧液体のワイドな通過断面を得ることができる。したがって、分配器本体７５の振動面７８は、角度がずれて配置した１対のポート７９及び８１を有し、シリンダ内でのピストン行程の死点においてポートを閉鎖し、また振動中にスリット対に対向するときポート対の一方又は他方を閉鎖する。各ポートは中心孔８４により分配器本体７５の背面に接続し、ポート７９を中心ゾーン８０に接続し、また周辺孔８３により周辺ゾーン８２に接続する。中心ゾーン及び周辺ゾーンにおける２つの表面は同じように展開させ、また分配器本体で関与するシリンダ孔によって展開される面積よりも僅かに大きいものとする。分配器本体の背面及びポート８１及び７９の対におけるゾーンから通過する通路断面は周辺孔８３又は中心孔８４によって画定される。

最後に、分配ポート１７，１８又は７９，８１は、それらポートとシリンダにおける対応のスリットとの間における液圧液体が通過する通路の開閉の騒音動作を穏やかに軽減するため、図１７ｒｎで見えるようにポートの側辺における１つのポイントにのみ形成する場合であっても負オーバーラップを有する接触端縁を設け、このポイントにおいてポート９２及び９３に先行突出部９１及び遅延突出部９４をそれぞれ設け、流体が一方のポートから他方のポートに極めて短期間通過できるようにし、従って、シリンダにおける液体の圧力低下を制限する。同様に、確実なポート閉止が必要な場合、ポートとスリット６の端縁との間にオーバーラップ細条部９５を有する正オーバーラップを設けることができる。

図１８ａ〜１８ｄに示すようなポート端縁の特別な形状によれば、端縁自体は直線状に形成せず、整形した分配器本体が作用するシリンダにおけるスリットに対するポートの通過断面が漸進的に各角度位置に達するようにする。実際、図１８ａにおいて、２個の整形ポート９６がスリット６に接近するとき可変ポート９７を実現し、なぜならポート９６の形状はスリット６に接近するポート端縁における膨出部９８を有するからである。このようにして、整形ポート９６に向かうスリット６の相対位置での通過通路は、シリンダの振動動作でスリット６が通路断面を拡大するものの、急激にではなく最小通路９９から増大した通路１００に、全開通路１０１を生ずるよう整形ポート９６に向かって移動するとき増大する広い通過断面を形成し、全開通路１０１の状態では膨大部９８によるポート側辺の可変性に起因して開口前面はほぼ全開する。このようにして、減少した変位量を有する液圧マシンの動作において、最小変位量で動作する液圧モータの典型として、液圧液体の通過断面は、ポートを通過する液圧液体の速度を一定に維持することができる。

上述したようなシリンダ各個に分配器を設ける振動ラジアルシリンダを有する液圧マシンを実現しまた使用することの利点は、シリンダに極めて接近する分配器を実現し、分配器を有する各シリンダには長い接続チャネルを不要とし、シリンダと分配面との間の液圧液体量を従来既知の回転ディスクで実現される分配に比べて減少する上で構造簡単であることによるものである。

さらに、上述の分配器本体１１，５６又は７５による液圧液体の分配によれば、スラスト力を分配器本体に伝達すること、トラニオン１９，４１若しくは支持面２０，４２又は７３及び７４に加わるスラスト力を減少することの双方のために分配面１６，５５又は７８における液体シールを正確に均衡させ、また関与するシリンダ振動をガイドすることができる。すなわち、分配器本体１１，５６又は７５に許容される移動可能性により、従来既知のものよりできるだけ精密に液圧液体分配を実現することができる。

図面から分かるように、シリンダ各個に１つの分配器を設けることにより、液圧マシン、とくに、液圧モータは、軸線方向サイズ及び妨害物を減少することの他に、遊端６５及び６６を有するモータシャフト３又は３５の構造を可能にし、このことは既存の液圧マシン又は液圧モータにおいても可能である。

さらに、シリンダ７０又は７２に１個のスリットではなく２重のスリット７９及び８１を設けることにより、分配面７３における液圧液体が通過する通路断面を増大させることができ、これにより、背面における圧力ゾーンが２個のポート７９のための中心ゾーン８０及び他方の２個のポート８１のための周辺ゾーン８２に同心状であるとき、分配器本体７５のバランスがより一層とれるようになる。

さらにまた、分配ポートの上述の形状によれば、液圧マシンの動作モードを、可変変位量を有する液圧モータの特別な必要性に適合させ、最小変位量動作を相当改善することができる。

結論として、最も明らかな利点は、可動に形成し、また受けるスラスト力のバランスがとれるシリンダ各個に１個の分配器を設けることにより得られ、さらに、大きな利点は上述したポート端縁形状により得られる。

当業者であれば、特別な必要性を満たすために、振動ラジアルシリンダ及び各シリンダ用の１個の分配部材を有する上述した液圧マシンに幾つかの変更を加えることができるであろうし、これら変更はすべて特許請求の範囲で定義した本発明の保護範囲内にあることは勿論である。したがって、簡便さに欠けることがあっても、分配器本体の背面を中心ゾーン及び周辺ゾーンに分けることにより、各ゾーンは関与するシリンダヘッドにおける単独スリットに対応して動作する対応の単独ポートに接続することができる。

さらに、製造コストにとって都合が悪くても、図示の円筒形形状にすることに加えて、分配面を凸状バレル又は球状の形状にすら形成でき、分配器本体の背面における圧力ゾーンのサイズ決めと相まって、分配器の接触性及び液体密性を改善することができる。

さらにまた、分配器本体は単独ポートを形成し、図８に示したのと同様にシリンダとの接続チャネルを設けたトラニオンの分配面に関連させることができるが、両側のトラニオンにチャネルを設け、対応スリットの中心を振動ピストン−シリンダの死点に対応する位置に配置することは複雑であり、このスリットはシリンダのクラウンにおける各側面における各１個の環状ダクトにシリンダを接続する。同様のことを実現する分配器本体には、図１７又は１８に記載のオーバーラップ位置のうち１つを実現するよう、回転及び分配面に角度をずらして配置する１個のポートを設け、また単独ポートを有する他の分配器本体にポートとスリットとの間の上述の位置を実現する対応のポートを設ける。

さらに、図６又は７の液圧マシンのカム３４のような内部カムは、幾つかの突出部を形成し、中空モータシャフト３５の一回転中に単独シリンダの幾つかのサイクルを実現するようにすることができる。最後に、シリンダの多重クラウンを有する場合の内部カムは角度をオフセットし、スラスト脈動の数を増加させ、また液圧モータにおいて、均一トルクを発生することができる。

Claims (10)

1. ラジアル型のシリンダを有する液圧マシン（１，３１，５０）であって、マシン本体内でシリンダ−ピストンのユニットをクラウン状又は星型に配列したラジアル型の振動シリンダ（２，３２，５１）を備え、前記ユニットのピストンは、クランクシャフト（３）又はカム（３４）又は同心状に配置した介在部材上で摺動可能に、また前記振動シリンダ内で往復運動するよう形成し、１個の分配器が対応の前記振動シリンダの振動面に対して同心状の又は対応する分配面に存在する、該液圧マシンであり、前記振動シリンダは、分配面（１６，５５，７８）に接触するようにし、分配器本体（１１，５６，７５）は、前記分配面（１６，５５，７８）に配置し、前記振動シリンダの振動面に対して前記マシン本体とは別個に配置し、かつ前記液圧マシンの前記マシン本体における、又は前記マシン本体に固着した部分における着座部（１０，４６，８８）内に収容し、さらに、各分配器本体は、前記分配器本体の背面の液体密ゾーンに作用するとともに分配時に前記ラジアル型の振動シリンダ（２，３２，５１，７０，７２）の分配面（１６，５５，７８）を押圧する液体の圧力の作用の下に、前記着座部内で移動可能とすることを特徴とする、液圧マシン。
2. 請求項１記載の液圧マシンにおいて、前記分配器本体（１１，５６，７５）の前記分配面に対する各背面は、前記液圧液体の供給／排出の運動方向に従って等しい面積を有する液体密ゾーン（１４，１５又は８０，８２）に分割して、液体密性に影響を受けないようにする、液圧マシン。
3. 請求項２記載の液圧マシンにおいて、前記分配器本体（７５）の前記背面の前記液体密ゾーンは、同心状に形成し、また中心ゾーン（８０）及び周辺ゾーン（８２）に区分する、液圧マシン。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項記載の液圧マシンにおいて、各振動シリンダは、液圧回路の分岐部を分配ポート（７９，８１）の対における一方又は他方の分配ポートに接続して前記液圧回路の分岐部を接続させる１対のスリット（７６）を有し、シリンダ軸線（Ｄ）に対して、前記振動シリンダが前記液圧マシンに対して許容される動作における最大振動に対応する角度位置に２対のスリット対が介在するようスリット対を形成する、液圧マシン。
5. 請求項１〜４のうちいずれか一項記載の液圧マシンにおいて、前記液体密ゾーンと、対応するポート（１７，１８）若しくはポート対（７９，８１）との間における接続部には、所定断面を有する孔を形成する、液圧マシン。
6. 請求項１〜５のうちいずれか一項記載の液圧マシンにおいて、各振動シリンダ（２，５１又は７０）は、対応する分配器本体によって液圧液体を供給及び排出する環状チャネル（７，８又は５７，５８）に液圧的に接続する、液圧マシン。
7. 請求項１〜５のうちいずれか一項記載の液圧マシンにおいて、各振動シリンダ（３２）は、対応する分配器本体によって静止中心本体（４０）から液圧液体を供給及び排出する内部チャネル（３８，３９）に液圧的に接続する、液圧マシン。
8. 請求項１〜７のうちいずれか一項記載の液圧マシンにおいて、前記分配器本体の供給ポート又は排出ポート（９２，９３）は、液圧液体分配通過の通路開閉における先行突出部（９１）又は遅延突出部（９４）を有する、液圧マシン。
9. 請求項１〜７のうちいずれか一項記載の液圧マシンにおいて、ポート（９６）は前記振動シリンダのスリット（６）に対向して、膨出部（９８）を有する端縁を形成し、減少した変位量で動作する液圧モータにおける振動角度変動に従って、液圧液体が通過する通路断面を可変にする、液圧マシン。
10. 請求項１記載の液圧マシンにおいて、前記液圧マシンは、振動を案内する各トラニオン（５２，５３）における接続チャネル（５４）と、各トラニオンの単一の分配器本体における対応する単一のポートに対面する対応の分配スリットとを有し、前記液圧マシンはトラニオン及びシリンダの振動面に対応する分配面を有する、液圧マシン。

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