JP6787556B2 - 液圧機械 - Google Patents

Description

本願発明は、ピストンを有する液圧機械に関する。より正確には、本願発明は、第１軸周りに回転可能な第１ロータと、第１軸に対して傾いた第２軸周りに回転可能な第２ロータとを含むタイプの、ポンプとして、およびモータとして使用可能な液圧機械に関する。

文書ＷＯ０３／０５８０３５は、筐体と第１ロータとを含み、第１ロータは、第１軸周りに回転可能であり、第１ロータの対向し合う側から突出する第１および第２の一連のピストンを支える、液圧デバイスを説明している。第２ロータおよび第３ロータが、第１ロータの対向し合う側に配置され、第１ロータの回転軸に対して傾いたそれらのそれぞれの軸周りに回転可能である。第２ロータおよび第３ロータは、それぞれのピストンが係合するそれぞれのシリンダ列を支える。

文書ＷＯ０３／０５８０３５で説明されている解決方法の課題のうち１つは、構成部品および液圧封止ゾーンの数の多さである。

本願発明は、同じ変位に関して、公知の解決方法と比較してより小さい全体的寸法を有し、より少数の構成部品および液圧封止ゾーンを有する液圧機械を提供することを目的とする。

本願発明によるとこの目的は、請求項１の主題を形成する特徴を有する液圧機械により達成される。本願発明の好ましい実施形態が、従属請求項の主題を形成する。請求項は、本願発明に関連してここで提供される開示の必須の部分を形成する。

ここで、純粋に非限定的な例としてのみ提供される添付の図面を参照し、本願発明を詳細に説明する。
本願発明に係る液圧機械の軸方向断面図である。 図１の液圧機械の分解軸方向断面図である。 図２の矢印ＩＩＩにより示される構成部品の分解斜視図である。 図３の矢印ＩＶにより示される部分の断面斜視図である。 一部の構成部品が取り除かれた状態にある、図３の矢印Ｖにより示される部分の斜視図である。 図３の矢印ＶＩにより示される部分の分解斜視図である。 本願発明に係る液圧機械の第１ロータと第２ロータとの間に配置された恒速軸継手を図示する斜視図である。 本願発明に係る機械の液圧接続を図示する軸方向断面図である。 本願発明に係る機械の変位の考えられる調整デバイスを図示する斜視図である。

図１および２を参照すると、数字の１０は、本願発明に係る液圧機械を示す。液圧機械１０は、ポンプとして、またはモータとして動作し得る。液圧機械１０は、管状の中央本体１４と、第１前方プレート１６と、第２前方プレート１８とを含む据え付けられる筐体１２を有する。第１および第２前方プレート１６、１８は、中央本体１４の対向し合う端に固定される。第１および第２前方プレート１６、１８には、主軸Ａ周りで筐体１２に対して回転可能なシャフト２４を回転において支持する、軸受およびシール（図示せず）のためのそれぞれのシート２０、２２が設けられる。

筐体１２は、第１ロータ２８と第２ロータ３０とが内部に配置されるチャンバー２６を画定する。

第１ロータ２８は、第１ロータ本体３２と、第１ロータ本体３２に固定された複数の第１ピストン３４とを含む。第１ロータ本体３２は、シャフト２４のスプライン形成部分３８に係合するスプライン形成孔３７を有する。したがって、第１ロータ２８は、シャフト２４に対して回転可能に固定される。

複数の第１ピストン３４は、第１ロータ本体３２に片持ち梁式に固定されており、主軸Ａと平行なそれぞれの縦軸を有する。複数の第１ピストン３４は、第１ロータ本体３２に対して遠位にあるそれぞれの球状リングヘッド３６を有する。第１ロータ本体３２は、第１前方プレート１６の対応する支持表面４２に液圧封止接触して支えられる放射状支持表面４０を有する。動作の間、第１ロータ本体３２の放射状支持表面４０は、第１前方プレート１６の支持表面４２に接触して回転する。

第２ロータ３０は、第２ロータ本体４４と複数の第２ピストン４６とを含む。複数の第２ピストン４６は、第２ロータ本体４４に固定される。複数の第２ピストン４６は、第２ロータ本体４４から片持ち梁式に突出し、第２ロータ本体４４に対して遠位にあるそれぞれの球状リングヘッド４８を有する。構造的な観点からみると、複数の第２ピストン４６は、複数の第１ピストン３４と同一であり得る。第２ロータ本体４４は、シャフト２４が内部を通って延在する中央開口部５０を有する。第２ロータ本体４４の中央開口部５０は、シャフト２４の直径より実質的に大きい寸法を有する。第２ロータ本体４４の中央開口部５０は、主軸Ａに対して傾いた二次軸Ｂ周りに第２ロータ３０が回転可能であるようサイズ決めされる。二次軸Ｂの傾きは、０°に等しい最小値（二次軸Ｂが主軸Ａと揃った状態）から、図１および２においてαで示される正の最大角、および−αに等しい負の最大角の間で変わり得る角度の傾きである。

第２前方プレート１８は、軸が主軸Ａに直交する凹状半円筒形シート５２を有する。調整板５４が、第２ロータ本体４４と第２前方プレート１８との間に配置される。調整板５４は、液圧封止接触して振動する状態で、第２前方プレート１８の半円筒形凹状シート５２と係合する半円筒形凸状表面５６を有する。調整板５４は、第２ロータ本体４４の対応する支持表面６０を液圧封止接触して支える支持表面５８を有する。調整板５４は、シャフト２４が横切る中央開口部６２を有する。調整板５４が主軸Ａに対して複数の傾いた姿勢となれるよう、中央開口部６２は、シャフト２４の直径より実質的に大きい寸法を有する。

動作の間、一定の変位で、調整板５４は、第２前方プレート１８に対して固定された姿勢である。第２ロータ３０は調整板５４に対して押しつけられ、調整板５４はシート５２に対して押しつけられ、これにより、支持表面５８、６０および５６、５２は、液圧封止接触して互いに一貫して接触する。第２前方プレート１８に対する調整板５４の角度位置が、第２ロータ３０の二次回転軸Ｂと主軸Ａとの間の角度αを決定する。

図９を参照すると、非排他的な実施形態によると、調整板５４は、第２前方プレート１８に対する調整板５４の角度位置を調整するアクチュエータ６４と関連付けられる。図９に図示されている例において、アクチュエータ６４は、調整板５４上に設けられる歯形成部分７０と協働するスクリュー６８が固定されたシャフト６６を回転させるよう駆動する回転式アクチュエータである。アクチュエータ６４は、主軸Ａに直交する軸周りの、調整板５４の振動を制御する。第２ロータ３０は、調整板５４の支持表面５８と接触したままであるよう制限されるので、調整板５４の振動の動きが、主軸Ａに対する第２ロータ３０の回転軸Ｂとの間の角度αの調整を制御する。

図３および４を参照すると、機械１０は、互いに別個で独立した複数のスリーブ６８を含む。各スリーブは、両端が開放しているそれぞれのシリンダ７０を有する。各シリンダ７０には、対向し合う側で、それぞれの第１ピストン３４が、およびそれぞれの第２ピストン４６が係合する。ピストン３４、４６の球状ヘッド３６、４８は、それぞれのシリンダ７０の壁部と液圧封止接触を確立する。

図４を特に参照すると、各スリーブ６８が、シリンダ７０の縦軸Ｄに直交する、シリンダ７０の対称面として画定されるそれぞれの横断対称面７２を有する。その外面に、各スリーブ６８は、シリンダ７０の縦軸Ｄと同軸であり、中央横断面７２に対して対称なリング状溝７４を有する。

図２、４および６を参照すると、機械１０は、複数のスリーブ６８と関連付けられたガイドデバイス７６を含む。ガイドデバイス７６は、浮いた状態で複数のスリーブ６８と係合し、複数のスリーブ６８を拘束し、これにより、個々の複数のスリーブ６８の横断対称面７２は、共通の基準面７８内に一貫して収まる。共通の基準面７８に垂直な直線が、第１ロータ２８の回転軸Ａに、および第２ロータ３０の回転軸Ｂに対して、０からαの間の角度、好ましくはα／２に等しい角度分傾いている。ガイドデバイス７６は、複数のスリーブ６８のそれぞれの溝７４に係合する複数の半円シート８２を有するガイドプレート８０を含む。ガイドプレート８０の複数の半円形状溝８２は、複数のスリーブ６８のリング状溝７４の半径より大きい半径を有する。複数の半円形状溝８２の厚さは本質的に、複数のスリーブ６８のリング状溝７４の厚さに等しい。複数のスリーブ６８は、単純な支持関係でそれぞれの半円形状溝８２と係合する。複数のスリーブ６８は、複数の半円形状溝８２と複数のリング状溝７４との間の係合を維持しつつガイドプレート８０に対して自在に浮ける。このように、個々の複数のスリーブ６８の横断対称面７２は、互いに同一平面のままであり、ガイドプレート８０の中央面と一致する共通の基準面７８内に収まったままであるよう拘束される。

ガイドデバイス７６は、凸球面８６と中央孔８８とを有する、回転自在な状態でシャフト２４と係合する当接リング８４を含む。当接リング８４は、第１ロータ２８と第２ロータ３０との間でシャフト２４上に配置される。球面８６の中央Ｃ１は、主軸Ａ上に位置する。

図６を特に参照すると、ガイドデバイス７６は、それぞれの凹球面９２を有する、当接リング８４の凸球面８６に支えられる複数の足部９０を含む。凹球面９２の曲率半径は、支持リング８４の凸球面８６の曲率半径に等しい。複数の足部９０は、ガイドプレート８０の半径方向内側の部分から突出する、長方形の横断面を有するそれぞれの放射状歯９６が内部に挿入されるそれぞれのフォーク形状シートが設けられたそれぞれの幹９４を有する。複数の足部９０の幹９４には、好ましくは球状の外側回転面を有するそれぞれの回転体９８が回転可能に搭載される。複数の足部９０は、当接リング８４に対してガイドプレート７６を拘束し、これにより、（ガイドプレート８０の中央面と一致する）共通の基準面７８は、継続的に、球面８６の中央Ｃ１を通る。共通の基準面７８は、全てのシリンダ７０の中央Ｃも通る（図４）。中央Ｃ１が共通の基準面７８の位置を定める当接リング８４は、以下に説明されるやり方で、第１ロータ２８と第２ロータ３０との間で拘束される。

図７を参照すると、液圧機械１０は、第１ロータ２８と第２ロータ３０とを相互接続する定速デバイス１００を含む。定速デバイス１００は、第１ロータ本体２８に固定される、またはそれと一体の第１の一連の前方歯１０２と、第２ロータ本体４４に固定される、またはそれと一体の第２の一連の前方歯１０４とを含む。前方歯１０２、１０４は、複数の回転体９８の外面と接触する円筒面を有するそれぞれの側面１０６、１０８を有する。各回転体９８は、第１ロータ２８の前方歯１０２の側面１０６と、第２ロータ３０の前方歯１０４の側面１０８との間に保持される。各前方歯１０２、１０４は、２つの隣接する回転体９８間に配置される。側１０６、１０８の円筒面の曲率半径は、複数の回転体９８の外面の半径に等しい。この構成は、第１ロータ２８と第２ロータ３０との間の定速伝達を生じさせ、それぞれの軸ＡおよびＢ周りの２つのロータ２８、３０の角速度が一貫して互いに同一であることを確実にする。

図５を参照すると、第２ロータ本体４４の複数の前方歯１０４は、当接リング８４の凸球面８６に対して接触するよう押しつけられる凹球面形状を有する内面１３４を有する。図４を参照すると、圧縮された弾性要素１３６が、当接リング８４と第１ロータ本体３２との間に配置される。弾性要素１３６は、図４に示されるようにウェーブスプリング、または代替的に、巻きばね、若しくは、第１ロータ本体３２と当接リング８４との間に軸力を加えるのに適した任意の他の弾性要素から構成され得る。弾性要素１３６は、前方歯１０２に対して内部に位置付けられた第１ロータ本体３２のシート１３８内に収納される。弾性要素１３６は、主軸方向Ａに当接リング８４上に弾性力を加え、第２ロータ本体４４の球面１３４に対して接触するよう当接リング８４の球面８６を押しつける。複数のシリンダ７０内に液圧がない状態で弾性要素１３６により生成される弾性力は、第１ロータ２８と第１前方プレート１６との間、および第２ロータ３０と、調整板３４と、第２前方プレート１８との間の液圧封止を確実にするのに必要な接触力を生じさせる。

図４、５および７を参照すると、第１ロータ本体３２には、それぞれの第１ピストン３４の根元部が内部に固定される複数の第１開口部１１０を有する。同様に、第２ロータ本体４４には、それぞれの第２ピストン４６の根元部が内部に固定される複数の第２開口部１１２を有する。図１および８に示されるように、第１および第２ピストン３４、４６には、それぞれの開口部１１０、１１２をそれぞれのシリンダ７０と接続するそれぞれの穴１１６、１１８が設けられる。図４を参照すると、第１ロータ本体３２の複数の第１開口部１１０は、第１前方プレート１６の支持表面４２に形成される複数の口１２０と周期的に連通する。複数の口１２０は、入口／出口液圧流体導管１２２、１２４に接続される。図８を参照すると、第２ロータ本体４４の複数の開口部１１２は、調整板５４に形成された貫通開口部１２６と周期的に流体連通する。複数の貫通開口部１２６は、同様に、第２前方プレート１８に形成された複数の口１２８と流体連通し、入口／出口流体導管１３０、１３２と流体連通する。

代替的な実施形態において、入口／出口導管１２２、１２４は、第１前方プレート１６のみに設けられ得る。この場合、第２前方プレート１８は液圧導管１３０、１３２を欠くであろう。この場合、複数の第２ピストン４６の複数の穴１１８は、複数のシリンダ７０内のオイルの体積を制限するよう、複数の穴１１８に挿入される閉鎖要素により部分的に埋められ得る。複数の貫通開口部１２６は、力の補償のために接続を解放したままにしておく。

液圧機械１０は、液圧ポンプとして、または液圧モータとして同じように動作し得る。両方の動作モードにおいて、調整板５４の傾き角度αが、その機械の作動変位を決定する。二次回転軸Ｂと、主回転軸Ａとの間の角度αがゼロの場合に（それら２つの軸が一致する状態）、作動変位はゼロである。回転軸ＢおよびＡ間の角度αが最大作動角度に等しい場合に、作動変位は最大である。機械の変位は、アクチュエータ６４により−αから＋αの間で調整板５４の傾き角度を変化させることにより、負の最大値と正の最大値との間で連続的に変化させられ得る。

角度αがゼロと異なる任意の姿勢において、それぞれの回転軸Ａ、Ｂ周りのロータ２８、３０の回転は、間隔が空けられた位置と共に近くにある位置との間のそれぞれのシリンダ７０のピストン３４、４６の交互の動きを生成する。この動きは、２つのピストン３４、４６間のシリンダの体積を周期的に変化させる。複数のシリンダ７０の体積の周期的な変化は、ポンプとしての動作の場合において流れを、または、モータとして動作する場合において作動トルクを生じさせる。

当然、本願発明の原理を損なうことなく、構造の詳細および実施形態は、説明及び図示された実施の形態に関して広く変更することができるが、これにより以下の特許請求の範囲により規定される本願発明の範囲から逸脱しない。

Claims (13)

1. 第１前方プレートと第２前方プレートとを有する外側筐体と、
   前記第１前方プレートおよび前記第２前方プレートにより主軸の周りで回転可能に支えられるシャフトと、
   前記主軸周りで前記シャフトと共に回転可能な第１ロータ本体と、前記第１ロータ本体に固定されたそれぞれの球状リングヘッドを含む複数の第１ピストンとを有する第１ロータと、
   第２ロータ本体と、それぞれの球状リングヘッドを含む複数の第２ピストンとを有し、前記主軸に対して傾いた二次軸周りに回転可能な第２ロータと、
   互いに別個で独立している複数のスリーブであって、各スリーブが、対向し合う端で開放されており、対向し合う側で、第１ピストンにより、および第２ピストンにより係合されるシリンダを有し、前記第１ピストンの、および前記第２ピストンの前記球状リングヘッドは、前記シリンダと液圧封止接触し、各スリーブが、前記シリンダの縦軸に対して直交するそれぞれの横断対称面を有する、複数のスリーブと、
   個々の前記複数のスリーブの前記横断対称面が共通の基準面に一貫して収まるように、前記複数のスリーブとの間に隙間を有することができる状態で前記複数のスリーブに係合し、前記複数のスリーブを拘束するガイドデバイスと
   を備える、液圧機械。
2. 前記ガイドデバイスは、前記複数のスリーブの外面に形成されたそれぞれのリング状溝に係合する複数の半円シートを有するガイドプレートを有し、
   前記リング状溝は、前記複数のスリーブの縦軸と同軸であり、それぞれの横断対称面に対して対称である、請求項１に記載の機械。
3. 前記ガイドデバイスは、前記シャフトと同軸である、前記第１ロータと前記第２ロータとの間に配置された当接リングを有し、
   前記当接リングは、前記ガイドプレートの長方形の断面を有するそれぞれの放射状歯と係合する幹が設けられたそれぞれの支持足部が当接する凸球状外面を含む、
   請求項２に記載の機械。
4. 前記第２ロータ本体には、前記当接リングの前記凸球状外面に当接する複数の球面が設けられる、請求項３に記載の機械。
5. 圧縮された弾性要素が、前記当接リングと前記第１ロータ本体との間に配置される、請求項４に記載の機械。
6. 前記第２ロータ本体は、前記第２前方プレートの円筒状シート内に収納された、前記第２ロータの回転の前記二次軸の角度を変化させるアクチュエータと関連付けられた調整板により支えられる、請求項１から５のいずれか一項に記載の機械。
7. 前記第１ロータおよび前記第２ロータは、前記第１ロータ本体により支えられる第１セットの前方歯と、前記第２ロータ本体により支えられる第２セットの前方歯とを含む定速デバイスにより互いに対して回転するよう接続され、
   前記第１セットの前方歯および前記第２セットの前方歯は、複数の回転体と協働するそれぞれの側面を有する、請求項１に記載の機械。
8. 前記ガイドデバイスは、前記複数のスリーブの外面に形成されたそれぞれのリング状溝に係合する複数の半円シートを有するガイドプレートを有し、
   前記リング状溝は、前記複数のスリーブの縦軸と同軸であり、それぞれの横断対称面に対して対称であり、
   前記ガイドデバイスは、前記シャフトと同軸である、前記第１ロータと前記第２ロータとの間に配置された当接リングを有し、
   前記当接リングは、前記ガイドプレートの長方形の断面を有するそれぞれの放射状歯と係合する幹が設けられたそれぞれの支持足部が当接する凸球状外面を含み、
   前記複数の回転体は、前記ガイドデバイスの複数の前記支持足部のそれぞれの幹に回転可能に搭載される、請求項７に記載の機械。
9. 前記複数の第１ピストンは、複数の入口／出口液圧流体導管と連通する前記第１前方プレートの複数の口と周期的に流体連通となる、前記第１ロータ本体の複数の開口部と複数の前記シリンダを接続するそれぞれの穴を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の機械。
10. 前記複数の第２ピストンは、前記調整板に形成された複数の貫通開口部と周期的に流体連通となる、前記第２ロータ本体の複数の開口部と複数の前記シリンダを接続するそれぞれの開口部を有し、
    前記複数の貫通開口部は、同様に、前記第２前方プレートの複数の口と流体連通した状態で配置され、複数の入口／出口液圧流体導管と連通する、請求項６に記載の機械。
11. 複数の前記支持足部は、前記当接リングに対して前記ガイドプレートを拘束し、これにより、前記共通の基準面は、前記当接リングの前記凸球状外面の中央を、および、複数の前記シリンダの中央を一貫して通り、
    前記当接リングは、前記第１ロータと前記第２ロータとの間で拘束される、請求項３に記載の機械。
12. 複数の前記支持足部は、前記当接リングに対して前記ガイドプレートを拘束し、これにより、前記共通の基準面は、前記ガイドプレートの中央面と一致する、請求項３に記載の機械。
13. 前記共通の基準面に垂直な直線は、前記第１ロータの回転の前記主軸に、および、前記第２ロータの回転の前記二次軸に対して、前記第１ロータの回転の前記主軸と、前記第２ロータの回転の前記二次軸との間の角度の半分に等しい角度分傾いている、請求項１から１２のいずれか一項に記載の機械。

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