JP7082144B2 - 冷却および潤滑用ガスケット弁を備えた液圧ピストン - Google Patents

Description

本発明は、冷却および潤滑用ガスケット弁を備えた液圧ピストンであって、シリンダーとともに動作して、例えば、ポンプまたはアキシャルもしくはラジアルピストン液圧モーターの可変体積の液圧チャンバーを形成するピストンに関する。

液圧ポンプおよびアキシャルまたはラジアルピストンを備えたモーターのピストンの封止は、ピストンと、ピストンとともに動作するシリンダーとの間に径の小さなクリアランスを残すことにより得られることが最も多い。例として、前記クリアランスは、径が２０ミリメートルであるピストンについては、２０から４０マイクロメートルである場合がある。そうした径の小さなクリアランスであれば、ピストンと、前記ピストンを内部で並進させるシリンダーとの間に充分な被覆が設けられると仮定するならば、３００から５００バールのオーダーの作動圧力まで、許容可能な封止レベルを得ることが可能になる。

ピストンとそのシリンダーとの間に径の小さなクリアランスを提供することが、単純で堅牢な封止を得るという解決策を形づくる。前記解決策の製造コストは、それに必要な加工精度が高いにもかかわらす中程度にとどまっている。

アキシャルピストン液圧ポンプおよびモーターのピストンは、前記ポンプまたはモーターが固定変位または可変変位のいずれのものであるかに応じて傾斜したまたは傾斜可能なプレート上で摺動する多関節シューによって終端しているのが通常であることに留意されたい。前記プレートが傾斜していて、いずれかの液圧流体により、例えば油により、ピストンのいずれか一つに圧力が印加されている場合には、反作用によって前記ピストンの多関節シューが前記プレート上に発揮する力は、前記ピストンと、ピストンともに動作するシリンダーとの間の径方向の力。

前記径方向の力は、前記ピストンとそのシリンダーとの間に接触圧を発生させる。前記圧力は第１に、多関節シューの反対側にある前記ピストンの端部に、そして第２に、傾斜したプレートの方向に開口する前記シリンダーの端部にかかる。

上記のようなポンプおよびモーターの液圧ピストンは、前記ポンプおよび前記モーターの総エネルギー効率を低減させるさまざまなタイプのエネルギー損失の原因となる。

これらのエネルギー損失の中で、液圧流体漏れが、第１に留意されるべきことである。圧力の効果のもと、液圧流体は、ピストンとシリンダーとの間に残された径のクリアランスにより形成された空間を介して液圧チャンバーから排出され、続いてその流体は、傾斜したプレートの方向に開口しているシリンダーの端部から流出する。ピストンは、そのシリンダー内で往復運動を実行することにより、ピストンと前記シリンダーと間に残された径のクリアランスのレベルでポンピング効果を生成し、これが液圧漏れ率を増加させることもまた、留意される。

ピストンとシリンダーとの間に挟まれた液圧流体のせん断は、前記エネルギー損失に不利に働く。前記せん断は、ポンプの、または液圧モーターの回転に逆らう抵抗力を生成する。このせん断力は、なおのこと重要であるが、それは、一方では液圧流体が粘性である、他方ではピストンとシリンダーとの間に残された径のクリアランスが小さいからである。

最終的に、傾斜したプレートにピストンシューが発揮する力の結果として、前記エネルギー損失が生じる。前記力は、そのシリンダーにピストンが発揮する径方向の力によって変換される。前記シリンダーにおける前記ピストンの移動と連動して、前記径方向の力はエネルギー損失を発生させ、これは、ピストンとそのシリンダーとの間の摩擦係数に、前記シリンダー内で前記ピストンが移動する距離を乗算することによる前記力の結果である。

上記から容易に理解できるように、液圧ポンプおよびモーターのピストンにより生成される総エネルギー損失を低減させるためには、液圧漏れを可能な限り制限すること、液圧流体のせん断損失を最小限にまで低減させること、そしてピストンとそのシリンダーとの間の接触部により生成される摩擦損失を最小限にすることの三つの目的を追求することが必要である。

それでも、三つの目的の同時追求に立ちはだかるさまざまな矛盾がある。

実際に、最新の技術や方法では、液圧流体の漏れの低減は、ピストンとそのシリンダーとの間に残された径のクリアランスをさらに低減させることにより行うことはできず、その理由は、許容できないような形でせん断損失が増加する可能性があるからである。

これらの増加したせん断損失の結果、ピストンとそのシリンダーとの間に残された径のクリアランスに含まれるさらに小体積となった液圧流体内に放出される熱の量が増加する可能性がある。この状況の結果として、前記流体の温度が劇的に増加する可能性があると同時に、その粘度が減少する可能性がある。前記流体は、その潤滑特性の大部分を失う可能性があり、これが摩擦損失を増加させる可能性があり、これが今度は、径のクリアランスに含まれる液圧流体が受け取る熱の量をさらに増加させる可能性がある。

続いて、突発的な、熱放出と液圧流体の局所温度の増加とがある可能性があり、そしていったん特定のしきい値を越えると、ピストンとそのシリンダーとの間に残された径のクリアランスに含まれる前記流体は、粘結性によってだめになる可能性がある。これに加えて、ピストンの温度は、内部でそれを並進させているシリンダーよりも速く、前記ピストンが膨張する点まで上昇する可能性がある。この後者の効果は、前記シリンダー内での前記ピストンの焼き付きにつながる可能性がある。

したがって、液圧流体の漏れを低減させるために、ピストンとそのシリンダーとの間に残された径のクリアランスを低減させることはほとんど不可能であり、そしてなおのこと、その結果として、せん断力を通じた損失を低減させるために、前記クリアランスをむしろ増加させなければならない可能性がある。実際、せん断力に起因した損失は、前記クリアランスに近似的に反比例して増加する。

せん断損失を低減させることに加えて、前記クリアランスを増加させることで、そのシリンダー上にピストンが発揮する径方向の力により誘起される摩擦損失もまた、低減する可能性がある。確かに、ピストンとシリンダーとの間に残された径のクリアランスを妥当に増加させることは、前記ピストンと前記シリンダーとの間の流体力学的潤滑領域の形成および維持に有利である可能性があるが、その理由は特に、例えば油の液圧流体膜がさらに厚くなる可能性がある、そして後者がさらに低い温度で維持される可能性があるからである。

しかしながら、ピストンとそのシリンダーとの間の径のクリアランスを増加させることはいずれにしても解決策ではなく、その理由は、これらの二つの部分の間を通過する液圧漏れという害を与える可能性があり、この漏れが劇的に増加する可能性があるからである。

まさしく記載の目的は、実現するには矛盾するので、従来技術によるアキシャルまたはラジアルピストン液圧ポンプおよびモーターのピストンとシリンダーとの間の径のクリアランスは、一方で液圧漏れ、他方で油せん断損失と、機械的摩擦との間の妥協の結果である。

この妥協は、液圧チャンバーに最も近い前記ピストンの端部、またはその中間のいずれかでピストン上に封止材を配置し、前記封止材が決してシリンダーを脱出しないように注意を払うことによって解決される可能性があることが想像し得る。よって、ピストンとそのシリンダーとの間に強い径のクリアランスを有することが可能であり、それは、封止がクリアランスにもはや依存しなくなる可能性があるからである。

あらゆる封止材またはシールリングに付随する問題は、ピストンとそのシリンダーの間に残された径のクリアランスにより形成される空間内に導入される油がほとんどないことが理由となって、ピストンがそのシリンダー内でもはや充分には潤滑されないことである。

加えて、油は、漏れ、せん断損失、および残留摩擦損失により放出される熱を除去するために、絶えず更新されなければならない。よって、液圧ポンプおよびアキシャルまたはラジアルピストンを備えた液圧モーターのピストン上に封止材を設置することは必然的に、シリンダーの乾燥と、前記シリンダー内のピストンの焼き付きと、過剰温度を局所的に受ける液圧流体の早期の経時変化とにつながる。

さらには、特定のポンプまたは液圧モーターが、液圧チャンバーの反対に配置される、そしてピストンとシリンダーとの間を通過する漏れ流量により潤滑されるおよび／または冷却される機械部分を具備することが留意されよう。ピストンとそのシリンダーとの間の液圧流体のいかなる漏れも防止することは、例えばインジェクタを介して随意の油供給を用いて前記部分を潤滑する必要性につながる可能性がある。

これらのさまざまな問題を解決するためには、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁を備える液圧ピストンは、その実施形態により、以下の：
・高圧が、それを受け取る液圧ポンプまたは液圧モーターの液圧チャンバー内を満たす場合に、ピストンとそのシリンダーとの間に残された径のクリアランス内を通過する液圧流体の漏れを制御する、ピストンとそのシリンダーとの間のガスケットまたはシールリングを嵌めること；
・低圧が、それを受け取る液圧ポンプまたは液圧モーターの液圧チャンバー内を満たす場合にだけ、ピストンとそのシリンダーとの間の径のクリアランスに潤滑油および冷却油の漏れ流を通過させること；
・ピストンとそのシリンダーとの間に残された径のクリアランスを通過する液圧流体の漏れに起因するエネルギー損失をわずかにしか増加させないことによって、せん断および摩擦による損失を最小限にするために、ピストンとそのシリンダーとの間に残された径のクリアランスを最適化すること；
・それを受け取るあらゆる液圧ポンプまたは液圧モーターの出力を顕著に増加させること；
・それを受け取るポンプまたは液圧モーターの製造コストをわずかにしか増加させないこと、
を可能にする。

本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁を備えた液圧ピストンは、液圧ポンプおよびアキシャルまたはラジアルピストン液圧モーターへのその適用に加えて、あらゆる他のポンプ、エンジン、エンジンポンプ、またはジャッキに、それらの構成部分が液圧式であれ空気圧式であれ、適用してもよく、これは、前記構成部分の構成によって、有利には、本発明による前記ピストンを利用することが可能になるからであることが理解される。

本発明のその他の特徴は、本明細書と、主クレームに直接的にまたは間接的に従属する二次の従属クレームとに記載した。

液圧ピストンは、シリンダー内に小さなクリアランスをともなって格納された円筒状本体を具備し、前記ピストンは、ともに可変体積の液圧チャンバーを形成する前記シリンダー内で並進可能であり、前記ピストンの第１の端部は、流体の圧力を受け取る、液圧式チャンバー内に開口する圧縮面を有する一方、前記ピストンのもう一方の端部は、伝達手段に力を発揮するピストン支持面を有する。

本発明による液圧ピストンは：
・圧縮面の側に、そして円筒状本体の伸長部の中に配置され、本体に対して、短ストロークにわたって長手方向に並進移動することができる、少なくとも一つの冷却および潤滑用ガスケット弁であって、第１には、ピストン側の弁の軸方向面を具備し、この面が、円形の接触線を定義する円形の流れ閉鎖封止材を有し、この線が、圧縮面上に設けられた弁接触面と係合可能であり、前記線の径がシリンダーの径より小さく、第２には、弁の円筒状外面を有し、この表面が、封止手段を露出させ、この手段がシリンダーと接触して、封止された状態をそのまま保つことができ、前記円筒状表面が前記シリンダー内に径のクリアランスをともなって格納されると同時に、第３には、チャンバー側の弁の軸方向面を具備し、この表面が液圧チャンバーに面する、冷却および潤滑用ガスケット弁と；
・具体的には、ピストン側の弁の軸方向面により、そして圧縮面により円形の接触線の内側に形成された少なくとも一つの中間の流体取り出しチャンバーと；
・主に軸方向に、全体を通して冷却および潤滑用ガスケット弁を通過する少なくとも一つの流れ較正開口部であって、液圧チャンバーが、前記開口部を介して中間の流体取り出しチャンバーと連通する流れ較正開口部と；
・冷却および潤滑用封止ガスケット弁を円筒状本体に接続する少なくとも一つの弁リンク止め具であって、円形の流れ閉鎖封止部が弁接触面と接触する位置で、前記本体に向かって前記ガスケットが移動するのを可能にすると同時に、前記本体から特定の距離より遠ざかるように前記弁が移動するのを禁止するリンク止め具と；
・冷却および潤滑用ガスケット弁を円筒状本体から遠ざけるように移動させるのに役立つ少なくとも一つの弁復帰ばねと、
を具備する。

本発明による液圧ピストンは、中間の流体取り出しチャンバーの中に全体的にまたは部分的に格納された弁復帰ばねを具備する。

本発明による液圧ピストンは、冷却および潤滑用ガスケット弁内に設けられた、または前記弁に全体的にもしくは部分的に追加された区分溝内に格納された少なくとも一つの切り取り区分により構成される封止手段を具備し、前記溝は、弁の円筒状外面で開口している。

本発明による液圧ピストンは、冷却および潤滑用ガスケット弁内に設けられた、または前記ガスケット弁に全体的にまたは部分的に追加された区分溝内に格納された少なくとも一つの可撓性の円形封止材によって構成される封止手段を具備し、前記溝は、弁の円筒状外面で開口している。

本発明による液圧ピストンは、抗せん断解放溝を有する円筒状本体を具備する。

本発明による液圧ピストンは、特定の長さにまで徐々に低減してリフトリリーフを形成する、圧縮面側に位置する円筒状本体の軸方向端部の径を具備する。

本発明による液圧ピストンは、特定の長さにまで徐々に増加してリフトを発生させる、液圧チャンバーの反対側のシリンダーの軸方向端部の径を具備する。

本発明による液圧ピストンは、弁リンク止め具を具備し、これは、リンク止め具ピンによって構成され、このピンは、前記弁内に設けられたリンク止め具開口部を介して冷却および潤滑用ガスケット弁を第１に通過するために、他方では、前記表面へ弁止め具を露出させるためチャンバー側の弁の軸方向面から突出するために、圧縮面から一体に出現する。

本発明による液圧ピストンは、リンク止め具ピンとリンク止め具開口部との間に残されたクリアランスによって構成される流れ較正開口部を具備する。

本発明による液圧ピストンは、弁リンク止め具を具備し、これは、弁リンク止め具伸長装置から成り、この装置は、第１に、円筒状本体内に設けられたリンク止め具シャフトを介して前記本体内に侵入するために、そして第２に、リンク止め具シャフトを露出させる止め具シャフトとともに機能する伸長部止め具を露出させるために、ピストン側の弁の軸方向面から一体に出現する。

本発明による液圧ピストンは伸長部止め具を具備し、この止め具は少なくとも一つの可撓性の爪によって構成されており、この爪は、止め具シャフトを形成する当接溝内にスナップする。

本発明による液圧ピストンは、弁復帰ばねを具備し、このばねは、弁リンク止め具伸長装置内で軸方向に延在する凹部内に完全にまたは部分的に格納される。

添付図面に関する以下の記載は、非限定的な例として与えられるものであり、これにより、本発明、それが表現する特徴、そしておそらく得られることになる利点をより良く理解することが可能になる：

図１は、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁を備えた液圧ピストンを備えた可変変位アキシャルピストン液圧ポンプの概略断面図である。 図２は、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁を備えた液圧ピストンの概略断面図であり、弁リンク止め具がリンク止め具ピンにより構成される一方、切り取り区分が封止手段を形成する。 図３は、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁を備えた液圧ピストンの概略断面図であり、弁リンク止め具が弁リンク止め具伸長部により構築され、この伸長部が、可撓性の爪により構成される伸長部止め具を露出させ、これらの爪が当接溝内にスナップする一方、可撓性の円形封止材が封止手段を形成する。 図４および図５は、図２に示す本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁を備えた液圧ピストンの変形例の断面概略図の拡大図であり、図４および５はそれぞれ、液圧チャンバー内の圧力が低い、そしてその後、高い場合の前記変形例の操作を例示する。 同上。 図６は、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁を備えた液圧ピストンの図２に示す変形例の三次元切り欠き図であり、前記ピストンは組み立てられている。 図７は、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁を備えた液圧ピストンの図２に示す変形例の三次元分解図である。 図８は、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁を備えた液圧ピストンの図３に示す変形例の三次元切り欠き図であり、前記ピストンは組み立てられている。 図９は、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁を備えた液圧ピストンの図３に示す変形例の三次元分解図である。

図１から９に、冷却および潤滑用ガスケット弁２を備えた液圧ピストン１、その構成部分、その変形例、およびその付属品のさまざまな詳細を示す。

図１から４に見られるとおり、液圧ピストン１は、シリンダー４内に小さなクリアランスを伴って格納される円筒状本体６によって構成されている。前記ピストン１は、ともに可変体積の液圧チャンバー５を形成する前記シリンダー４内で並進することができる。

図１から９では、前記ピストン１の第１の端部が、流体１１の圧力を受け取るための、液圧チャンバー５内に開口する圧縮面１０を有する一方、前記ピストン３のもう一方の端部は、伝達手段９に力を発揮するためのピストン支持面８を有することが明らかに示されている。

図１から９には、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁２を備えた液圧ピストン１が、少なくとも一つの冷却および潤滑用ガスケット弁２を具備し、この弁が、圧縮面１０側に、そして円筒状本体６の伸長部内に配置され、短ストロークにわたり、この本体に対して弁が長手方向に並進移動できることが例示されている。

冷却および潤滑用ガスケット弁２は第１に、ピストン側の弁の軸方向面２３を具備し、この表面は、円形の接触線２５を画定する円形の流れ閉鎖封止面２４を有し、この線は、圧縮面１０上に形成された接触面２６と接触することができ、前記線２５の径は、シリンダー４の径未満である。

さらに第２には、冷却および潤滑用ガスケット弁２は、円筒状弁外面１４を有し、この表面は、封止手段１６を露出させ、この手段はシリンダー４と接触して、封止された状態をそのまま保つことができ、前記円筒状表面１４は、前記シリンダー４内に径のクリアランスをともなって格納されている。

最後に、そして第３には、冷却および潤滑用ガスケット弁２は、液圧チャンバー５に面するチャンバー側の弁の軸方向面１５を具備する。

本発明による液圧ピストン１の特定の実施形態によれば、封止手段１６を単に、弁の円筒状外面１４とシリンダー４との間に残された径の非常に小さなクリアランスから成るものとすることができることが留意されよう。

図２から６では、そして図８では、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁２を備えた液圧ピストン１が、少なくとも一つの中間の流体取り出しチャンバー２９を有し、このチャンバーが、ピストン側の弁の軸方向面２３により、そして圧縮面１０により、円形の接触線２５の内側に形成されることが留意されよう。

図２から８では、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁２を有する液圧ピストン１は、少なくとも一つの流れ較正開口部２７を有し、この開口部が、冷却および潤滑用ガスケット弁２を上から下へ主に軸方向に通過し、液圧チャンバー５が、前記開口部２７を介して中間の流体取り出しチャンバー２９と連通することもまた留意されよう。

図２から９では、本発明による液圧ピストン１が、少なくとも一つの弁リンク止め具３を具備し、このリンク止め具が、冷却潤滑用ガスケット弁２を円筒状本体６に接続させており、前記リンク止め具３が、弁接触面２６と円形の流れ閉鎖封止部２４が接触する点まで、前記本体６に前記弁２が接近するのを可能にしていると同時に、前記リンク止め具３が、前記本体６から特定の距離より遠ざかるように前記弁（２）が移動するのを禁止していることが、具体的に明らかである。

本発明による液圧ピストン１の特定の実施形態によれば、弁リンク止め具３は、その長手方向軸周りの、円筒状本体６に対する冷却および潤滑用ガスケット弁２のわずかな偏心および／またはわずかな枢動および／または回転を許容することができることが留意されよう。

最後に、図１から９には、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁２を備えた液圧ピストン１が、少なくとも一つの弁復帰ばね３０を具備しており、そのばねが、冷却および潤滑ガスケット弁２を、円筒状本体６から遠ざかるように移動させるのに役立ち、前記ばねがことによると、当技術分野では公知のあらゆるタイプのものであり、いかなる制限もなしにあらゆる弾性材料からできていてもよいことが示されている。

図１から６、および図８に示す通り、弁復帰ばね３０は、中間の流体取り出しチャンバー２９の内部に完全にまたは部分的に格納されていてもよい。

図１および２では、そして図４から７では、封止手段１６は、冷却および潤滑用ガスケット弁２内に設けられた、または全体的にもしくは部分的に前記弁２に追加された区分溝１８内に格納された少なくとも一つの切り取り区分１７で構成することができ、前記溝１８が、円筒状弁外面１４のレベルで開口しているのが見てとれる。

前記区分１７の輪郭が曲線状であってもよい、またはいかなる幾何学的形状であってもよいと同時に、前記区分１７の外面が、液圧チャンバー５内に含まれる流体１１の圧力の効果のもとでシリンダー４の内壁に押圧された状態をそのまま保つことができることが留意されよう。

封止を向上させるために、複数の切り取り区分１７が、同じ区分の溝１８内に格納されていてもよい。この場合、有利には、区分１８の切り出しは、前記区分１８のレベルでいかなる漏れの流体の流れ１１に対してもさらに効率的なダムを形成するよう、角度方向にずらしてもよい。

本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁２を備えた液圧ピストン１の変形例である実施形態として、図３では、そして図８および９では、封止手段は、冷却および潤滑用ガスケット弁２内に設けられた、または前記弁２に全体的にもしくは部分的に加えられた区分溝１８内に格納された少なくとも一つの可撓性の円形封止材１９により構成されてもよく、前記溝１８が円筒状弁外面１４で開口していることが示されている。

可撓性の円形封止材１９は、例えばエラストマーのコアでできていてもよい、またはそれは、複合タイプ、具体的には、抗摩擦性および／または抗摩耗性粒子で満たされていてもいなくてもよいプラスチックリングとともに動作する、エラストマーのＯリングからなっているタイプであってもよいことに留意されたい。

図１から９では、円筒状本体６が、液圧ピストン１の操作の最中に前記本体６とシリンダー４との間のいかなる大きな接触圧にもさらされない領域に軸方向に配置された、抗せん断解放溝２０を有していてもよいことが見てとれる。

前記抗せん断解放溝２０は具体的には、液圧ピストン１が移動して本発明による液圧ピストン１の総エネルギー効率を向上させる場合に、円筒状本体６とシリンダー４との間に残された径のクリアランスに含まれる流体１１により発生するせん断抵抗力を低減させるのを可能にする。

図４から９は具体的には、圧縮面１０の側に位置する円筒状本体６の軸端部の径が、特定の長さにわたり徐々に低減してリフトリリーフ２１を形成することができ、これが、液圧チャンバー５の方向にシリンダー４内を液圧ピストン１が上昇する場合には、円筒状本体６とシリンダー４の前記軸方向端部の間に、前記端部と前記シリンダー４の間の接触部で浸入する流体１１の力であり、前記接触部のレベルで流体力学的潤滑の確立を促進し、シリンダー４内での液圧ピストン１の変位により発生する摩擦損失を低減させることが示されている。

図２および３には、液圧チャンバー５の反対側に位置するシリンダー４の軸方向端部の径が、特定の長さにわたって徐々に増加してリフト１２を徐々に発生させることができ、これが、液圧チャンバー５の方向に円筒４内を液圧ピストン１が上昇する場合には、円筒状本体６とシリンダー４の前記軸端部との間に、前記端部と前記シリンダー４の間の接触部で浸入する流体１１の力であり、前記接触部のレベルで流体力学的潤滑の確立を促進し、シリンダー４内での液圧ピストン１の変位により発生する摩擦損失を低減させることが示されている。

図１および２、ならびに図４から７では、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁２を備えた液圧ピストン１の変形例によれば、弁リンク止め具３が、リンク止め具ピン１３を構成することができ、このピンが、圧縮面１０から一体に出現して、第１には、前記弁２内に設けられたリンク止め具開口部２２を介して冷却および潤滑用ガスケット弁２を通過し、第２には、チャンバー側の弁の軸方向面１５から突出して、前記表面１５に弁止め具２８を露出させ、この弁止め具が、円筒状本体６の冷却および潤滑用ガスケット弁２との間の最大距離を決定することが示されている。

リンク止め具ピン１３が、円筒状本体６に取り付けることができること、または前記本体６の材料と同じ部分品でできていてもよいことに留意されたい。流れ較正開口部２７が、リンク止め具ピン１３とリンク止め具開口部２２との間に残されたクリアランスからなっていてもよいこと、前記クリアランスが、リンク止め具開口部２２内に形成された軸方向の切り込みによりことによっては完成し、前記切り込みが例えばブローチ削りにより作られていてもよいこともまた留意される。

図３に、そして図８および９に示された本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁２を備えた液圧ピストン１の別の変形例によれば、弁リンク止め具３は、弁リンク止め具伸長部３１により構成することができ、この伸長部は、第１には、前記本体６内に設けられたリンク止め具シャフト３２を介して円筒状本体６内に侵入するために、そして第２には、リンク止め具シャフト３２を露出させる止め具シャフト３４とともに機能する伸長部止め具３３を露出させるために、ピストン側の弁の軸方向面２３から一体に出現し、二つの前記止め具３３、３４は、それらが互いに接触している場合に、円筒状本体６に対する冷却および潤滑用ガスケット弁２からの最大距離を決定する。

この後者の変形例によれば、伸長装置止め具３３は、少なくとも一つの可撓性の爪４２により構成することができ、この爪は止め具溝４３内にスナップし、この溝はシャフト止め具３４を形成する。この特定の構成によれば、本発明による液圧ピストン１に関連して、そしてさらに正確には、リンク止め具弁伸長装置１３がリンク止め具シャフト３２に挿入される場合には、可撓性の爪４２は、当接溝４３を越えて突出するまでリンク止め具シャフト３２内に侵入するために、それを構成する材料の弾性範囲内で捩じれるように設計され、その当接溝内では、爪は、スナップするために緩和して、冷却および潤滑用ガスケット弁２が円筒状本体６へ永久に接続されて、そこからもはや脱出することができないようにすることが留意されよう。

図３および図８および９には、弁復帰ばね３０が、弁リンク止め具伸長装置１３内に軸方向に配列された伸長装置凹部４４内に全体的にまたは部分的に格納されてもよいことを示す。

発明の機能
本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁２を備えた液圧ピストン１の機能は、図１から９の図面に鑑みて容易に理解することができる。

図１に、それ自体公知の可変変位アキシャルピストン３５を備えた液圧ポンプに適用された液圧ピストン１を示す。

前記ポンプ３５を有する伝達シャフト３６が、図示されていない動力源により回転される場合には、前記シャフト３６が今度は回転バレル３７を駆動し、後者は前記シャフト３６と一体になっている。

前記ポンプ３５を具備する傾斜可能なプレート３８が同時に傾斜している場合には、前記ポンプ３５の液圧ピストン１は、ともに動作するシリンダー４内で前後に動き始める。前記方向転換および復帰の結果として、前記ピストン１は、取り込み導管３９の中に流体１１を吸引し、この導管は、例えば２０バールという低圧下で前記流体１１を供給され、そしてその後、ピストンは、流体１１を排出管４０内に排出し、この排出管内を流体１１は、例えば４００バールという圧力で運ばれる。

本発明による液圧ピストン１の円筒状本体６と、ピストンとともに動作するシリンダー４との間に残された径のクリアランスは、非限定的な例として、９０から１００マイクロメートルのオーダーである、または従来技術による可変変位３５を有するアキシャルピストン液圧ポンプのピストンとシリンダー４との間に一般的に残された約２０から４０マイクロメートルというクリアランスより顕著に大きいことが、ここでは仮定されよう。実際、本発明による液圧ピストン１によれば、前記径のクリアランスはもはや、封止基準に基づいて決定されることはない。対照的に、特定の透過性が求められているが、しかしこれは主に、摩擦および摩耗に起因して起こり得る最も少ない損失を発生させる品質ガイダンス基準上でのことである。

図１、２、および４から７に例示されるとおり、それぞれ液圧ピストン１を具備する冷却および潤滑用ガスケット弁２が封止手段１６を露出させ、この封止手段が切り取り区分１７により構成され、この区分が、前記弁２内に設けられ弁の円筒状外面１４のレベルで出現する区分溝１８内に格納されることも、ここでは仮定されよう。

前記図１、２、および４から７には、前記区分１７の曲線状の輪郭、もっと正確には、液圧チャンバー５内に含まれる流体１１の圧力の効果のもとでシリンダー４の内壁上に付けられた状態をそのまま保つようにここでは意図される前記区分１７の外面の曲線状の輪郭を見ることができる。

よって、前記切り取り区分１７は、切り取り区分とともに働く液圧チャンバー５内を満たす圧力が２０バールである場合の「停止中」状態から引き続いて、前記チャンバー５内を満たす圧力が４００バールである場合の、シリンダー４により「封止された」状態を通過する。

液圧チャンバー５内を満たす圧力が４００バールである場合、切り取り区分１７がシリンダー４を用いて実行する緊密な封止のおかげで、前記区分１７と前記シリンダー４との間に漏れる流体１１はごくわずかである。同様に、液圧チャンバー５内を満たす圧力が２０バールしかない場合、前記区分１７が停止中であったとしても、前記区分１７とシリンダー４との間に残された小さなクリアランスのおかげで、第１には、冷却および潤滑用ガスケット弁２の弁の円筒状外面１４との、第２には、シリンダー４との間に残されたクリアランスを介して弁液圧チャンバー５から脱出できる流体１１はごくわずかしかない。

しかしながら、円筒状本体６を、シリンダー４とのその接触部で適切に冷却し潤滑するためには、さらなる流体１１を切り取り区分１７に通せるようにする必要がある場合がある。この理由は、図４に明瞭に例示されるとおり、液圧チャンバー５内を満たす圧力が低い場合に、補充される液体１１が、液圧チャンバー５から液圧ピストン１の円筒状本体６とシリンダー４との間に残されたクリアランスを構成する空間を直接通過して切り取り区分１７を迂回することが、本発明による液圧ピストン１によって可能になるからである。

図４に見られるとおり、本発明による液圧ピストン１によれば、前記補充される液体１１は、第１に、軸方向に冷却および潤滑用ガスケット弁２を通過する流れ較正開口部２７であって、前記開口部２７を介して液圧チャンバー５が中間の流体取り出しチャンバー２９と連通している流量較正開口部を介し、続いて、中間の流体取り出しチャンバー２９を介し、そして最後に、円形の流れ閉鎖封止部２４と弁接触面２６との間に残されたクリアランスを介して、実際に通過することができる。

この最後のクリアランスは、液圧チャンバー５内を満たす圧力が低い、すなわち、ここで例示された非限定的な例によれば、２０バールの近傍である場合にのみ存在することが留意されよう。

確かに、図４から容易に推測されるとおり、液圧チャンバー５内を満たす圧力が２０バールでしかない場合には、チャンバー側の弁の軸方向面１５に流体１１の圧力が発揮する力は、ピストン側の弁の軸方向表面２３に復帰弁ばね３０が発揮する力より低い。

結果として、冷却および潤滑用ガスケット弁２は、円形の流れ閉鎖用封止部２４と弁接触面２６との間にクリアランスを残す円筒状本体６から離れた状態をそのまま保ち、前記クリアランスは、前記本体６をシリンダー４とその接触部で冷却し潤滑する流体１１の流量を可能にしている。

低圧において得られなければならない圧力降下を生成するように、流れ較正開口部２７の径および長さが設計され、これが、２０バールというこの例によれば、円筒状本体６とシリンダー４との間に残されたクリアランスを通じた流体１１の所望の流量であることに留意されたい。

チャンバー側の弁の軸方向面１５に流体１１が発揮する力が、前記流体１１の圧力と、円形の流れ閉鎖封止部２４の内部により画定された断面を減じたシリンダー４の断面積との積に近似的に相当することもまた留意されよう。これは、第１に、液圧チャンバー５内を満たす圧力が中間の流体取り出しチャンバー２９内を満たす圧力と同一であるならば、そして第２に、円筒状本体６とシリンダー４との間に残されたクリアランス内の圧力が実際の場合と正確に同じであるというわけでないならば、真である。

よって、冷却および潤滑用ガスケット弁２がその上で閉じている、すなわち、円形の流れ閉鎖封止部２４がその上で弁接触面２６と接触している液圧チャンバー５内を満たす圧力は、第１に、弁復帰ばね３０の損失との剛性との間に比に、そして第２に、円形の流れ閉鎖担持面２４の内部により画定された領域に依存する。これに加えて、流体１１の経路上に連続してある、そして以下に詳記されるさまざまな圧力損失を加味しなければならない。

本発明による液圧ピストン１が、チャンバー側の弁の軸方向面１５に流体１１の圧力が発揮する力が、液圧式チャンバー５内を満たす２５バールの圧力から、ピストン側の弁の軸方向面２３に復帰弁ばね３０が発揮する力より大きくなるように、そして、弁復帰ばね３０の剛性を考慮して、冷却および潤滑用ガスケット弁２が３５バールで完全に閉じられるように設計されるならば、円筒状本体６を冷却および潤滑するための流体１１は、液圧チャンバー内の圧力５が３５バール未満である限り、流れ較正開口部２７を通過することになる。

また、冷却および潤滑用流体１１の流量と液圧チャンバー５内を満たす圧力との間の比はこのように良好に固定され、これは、第１には、流れ較正開口部２７により構成される圧力降下に加えて、液圧チャンバー５と、前記チャンバー５の反対側のシリンダー４の取り出し口との間を流れる流体１１によりその経路に沿って加えられた、遭遇した圧力損失の総和によるもの、そして第２には、弁復帰ばね３０により生成された力によるものである。

本発明による液圧ピストン１により意図的に発生させた前記流体の流れ１１に起因して損失した総エネルギーは、すべての場合で低い状態のままであり、これは、前記流量が生じる圧力が低く、３５バール未満であるからであることに留意されたい。

よって、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁２を備えた液圧ピストン１は、封止手段１６としての非限定的な例としてここで言及された切り取り区分１７により生み出された水密性を損なうことなく、円筒状本体６を低エネルギーコストで大幅にさらに冷却および潤滑することを可能にする。

このように、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁２を備えた液圧ピストン１のおかげで、水密性で高圧の液圧ポンプおよびモーターの液圧ピストン１上に可撓性の円形封止材１９または切り取り区分１７を設けつつ、前記ピストン１と、それとともに動作するシリンダー４との間の径のクリアランスのレベルで、潤滑油のそして大幅な冷却の漏れ率を低圧で発生させることが可能であり、これには、前記ピストン１を受け入れる液圧ポンプまたは液圧モーターの体積のおよびエネルギー効率の低下は最小限でよい。

このおかげで、従来技術による液圧ピストンによって課されていた妥協から逃れることが可能になり、そしてそこから、前記ピストンとそれらのシリンダー４との間に残される径のクリアランスは、通常のものが得られる結果となる。確かに、最新技術によれば、クリアランスは、充分な流体１１を通過させて前記ピストンを潤滑、冷却し、せん断および摩擦を通じた損失を制限するよう、充分大きくなければならないが、漏れる流体１１が多量すぎるほど大きくてはならない。これはジレンマという結果になり、これを、本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁２を有する液圧ピストン１によってなくせる。

本発明による冷却および潤滑用封止弁２を備えた液圧ピストン１により得られる新たな機会のうち、円筒状本体６は、抗せん断解放溝２０を有していてもよいことに留意されたい。図１から９に示されたこの特定の構成は許容されるものであり、それは、液圧ピストン１の封止は、前記ピストン１と、それとともに動作するシリンダー４との間に残された小さなクリアランスによってもはや保証されることはないが、しかし例えば、図１、２および４から７に示された切り取り区分１７、または図３、８および９に例示された可撓性の円形封止材１９であってもよい封止手段１６はそうではなく、前記ピストン１の良好な潤滑および良好な冷却について妥協しなくてもよいからである。

前記構成により、液圧ピストン１が移動する場合に円筒状本体６とシリンダー４との間に残された径のクリアランスに含まれる流体１１により発生するせん断損失を、大きく低減させることが可能になる。

前記抗せん断解放溝２０が、液圧ピストン１の操作の最中に円筒状本体６とシリンダー４との間でいかなる大きな接触圧にもさらされない領域内に軸方向に配置されること、そしてこれが、本発明による液圧ピストン１の総エネルギー効率を向上させる効果を有することが留意されよう。

前記効率をさらに向上させるためには、圧縮面１０側に位置する円筒状本体６の軸方向端部の径が、特定の長さにわたって徐々に減少してリフト２１を形成し、これが、液圧チャンバー５の方向に円筒４内を液圧ピストン１が上昇する場合に、円筒状本体６の前記軸方向端部とシリンダー４との間に、前記端部と前記シリンダー４との間の接触部で浸入する流体１１の力であることが、特に図４および５において留意されよう。本発明による液圧ピストン１のこの特定の構成は、前記接触部のレベルでの流体力学的潤滑領域の確立に有利であり、そしてシリンダー４における液圧ピストン１の変位により発生する摩擦損失を低減させる。

同じ目的のために、特に図２および３には、液圧チャンバー５の反対側に位置するシリンダー４の軸方向端部の径が、リフト１２を形成するために特定の長さにわたって徐々に増加し、これが、液圧式チャンバー５の方向にシリンダー４内で液圧ピストン１が上昇する場合に、円筒状本体６とシリンダー４の前記軸方向端部との間に、前記端部と前記シリンダー４との間の接触部で浸入する流体１１の力であることが、見て取れる。

本発明による冷却および潤滑用ガスケット弁２を備えた液圧ピストン１の可能性は、まさしく記載の用途には限定されないものであり、そして、先の記載は例として与えられ、前記発明の範囲をいかようにでも制限せず、記載された実行の詳細を他のいかなる均等物により置き換えることによってもその範囲を超えることがないであろうことは理解されるものとする。

Claims (12)

1. シリンダー（４）内の小さなクリアランス内に格納された円筒状本体（６）を備える液圧ピストン（１）であって、
   前記液圧ピストン（１）は、可変体積の液圧チャンバー（５）をともに形成する前記シリンダー（４）内で並進可能であり、前記液圧ピストン（１）の第１の端部が、流体（１１）の圧力を受け取るための前記液圧チャンバー（５）内に開口する圧縮面（１０）を有すると同時に、前記液圧ピストン（１）のもう一方の端部が、伝達手段（９）に力を発揮するピストン支持面（８）を有し、
   前記液圧ピストン（１）が：
   ・前記圧縮面（１０）の側であって、前記円筒状本体（６）からの伸長部に配置され、前記円筒状本体に対して、短ストロークにわたって長手方向に並進移動することができる、少なくとも一つの冷却および潤滑用ガスケット弁（２）であって、
   第１には、ピストン側の弁の軸方向面（２３）を具備し、この面が円形の流れ閉鎖接触面（２４）を有し、この接触面が、前記圧縮面（１０）上で弁接触面（２６）と接触することができ、
   第２には、弁の円筒状外面（１４）を具備し、この面で封止手段（１６）が露出しており、この封止手段が前記シリンダー（４）と接触して、封止された状態をそのまま保つことができ、
   第３には、チャンバー側の弁の軸方向面（１５）を具備し、この面が前記液圧チャンバー（５）に面するものである、
   前記少なくとも一つの冷却および潤滑用ガスケット弁（２）と；
   ・前記ピストン側の弁の軸方向面（２３）と前記圧縮面（１０）とにより、前記円形の流れ閉鎖接触面（２４）内に形成された少なくとも一つの中間の流体取り出しチャンバー（２９）と；
   ・主に軸方向において前記少なくとも一つの冷却および潤滑用ガスケット弁（２）を通過する少なくとも一つの流れ較正開口部（２７）であって、前記液圧チャンバー（５）が、前記少なくとも一つの流れ較正開口部（２７）を介して前記少なくとも一つの中間の流体取り出しチャンバー（２９）と連通する、前記少なくとも一つの流れ較正開口部（２７）と；
   ・前記少なくとも一つの冷却および潤滑用ガスケット弁（２）を前記円筒状本体（６）に接続する少なくとも一つの弁リンク止め具（３）であって、前記円形の流れ閉鎖接触面（２４）が前記弁接触面（２６）と接触する位置まで前記円筒状本体（６）に前記少なくとも一つの冷却および潤滑用ガスケット弁（２）が接近するのを可能にすると同時に、前記円筒状本体（６）から特定の距離より遠ざかるように前記少なくとも一つの冷却および潤滑用ガスケット弁（２）が移動するのを禁止する前記少なくとも一つの弁リンク止め具（３）と；
   ・前記円筒状本体（６）から遠ざかるように前記少なくとも一つの冷却および潤滑用ガスケット弁（２）を移動させるのに役立つ少なくとも一つの弁復帰ばね（３０）と、
   を具備することを特徴とする液圧ピストン（１）。
2. 前記少なくとも一つの弁復帰ばね（３０）が、前記少なくとも一つの中間の流体取り出しチャンバー（２９）内に全体的にまたは部分的に格納されていることを特徴とする、請求項１に記載の液圧ピストン。
3. 前記封止手段（１６）が、前記少なくとも一つの冷却および潤滑用ガスケット弁（２）内に設けられたまたは前記少なくとも一つの冷却および潤滑用ガスケット弁（２）に全体的にもしくは部分的に追加された区分溝（１８）内に格納された少なくとも一つの切り取り区分（１７）により構成されるものであり、前記区分溝（１８）は、前記弁の円筒状外面（１４）で開口していることを特徴とする、請求項１に記載の液圧ピストン。
4. 前記封止手段（１６）が、前記少なくとも一つの冷却および潤滑用ガスケット弁（２）内に設けられたまたは前記少なくとも一つの冷却および潤滑用ガスケット弁（２）に全体的にもしくは部分的に追加された区分溝（１８）内に格納された少なくとも一つの可撓性の円形封止材（１９）により構成されるものであり、前記区分溝（１８）は、前記弁の円筒状外面（１４）で開口していることを特徴とする、請求項１に記載の液圧ピストン。
5. 前記円筒状本体（６）が、抗せん断解放溝（２０）を有することを特徴とする、請求項１に記載の液圧ピストン。
6. 前記圧縮面（１０）の側に位置する前記円筒状本体（６）の軸方向端部の径が、特定の長さにわたって徐々に減少してリフトリリーフ（２１）を形成することを特徴とする、請求項１に記載の液圧ピストン。
7. 前記液圧チャンバー（５）の反対側の前記シリンダー（４）の軸方向端部の径が、特定の長さわたって徐々に増加してリフト（１２）を形成することを特徴とする、請求項１に記載の液圧ピストン。
8. 前記少なくとも一つの弁リンク止め具（３）が、リンク止め具ピン（１３）によって構成され、該リンク止め具ピンが、第１には、前記少なくとも一つの冷却および潤滑用ガスケット弁（２）内に設けられたリンク止め具開口部（２２）を介して前記少なくとも一つの冷却および潤滑用ガスケット弁（２）を通過するために、そして第２には、前記チャンバー側の弁の軸方向面（１５）に弁止め具（２８）を露出させるため前記チャンバー側の弁の軸方向面（１５）から突出するために、前記圧縮面（１０）から一体に出現することを特徴とする、請求項１に記載の液圧ピストン。
9. 前記少なくとも一つの流れ較正開口部（２７）が、前記弁の円筒状外面（１４）と前記リンク止め具開口部（２２）との間に残されたクリアランスを具備することを特徴とする、請求項８に記載の液圧ピストン。
10. 当該弁リンク止め具（３）が、前記ピストン側の弁の軸方向面（２３）と一体に出現するリンク止め具弁伸長部（３１）であって、第１には、前記円筒状本体（６）内に設けられたリンク止め具シャフト（３２）を介して前記円筒状本体（６）内に侵入し、第２には、伸長部止め具（３３）は前記リンク止め具弁伸長部（３１）において露出しており、この伸長部止め具がシャフト止め具（３４）とともに作用するものであり、このシャフト止め具は前記リンク止め具シャフト（３２）において露出している、前記リンク止め具弁伸長部（３１）によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の液圧ピストン。
11. 前記伸長部止め具（３３）が、前記シャフト止め具（３４）を形成する当接溝（４３）内にスナップする少なくとも一つの可撓性の爪（４２）を具備することを特徴とする、請求項１０に記載の液圧ピストン。
12. 前記少なくとも一つの弁復帰ばね（３０）が、前記リンク止め具弁伸長部（３１）内に軸方向に配置された伸長装置凹部（４４）内に全体的にまたは部分的に格納されることを特徴とする、請求項１０に記載の液圧ピストン。

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