JPH02108868A

JPH02108868A - 可変容積ポート板

Info

Publication number: JPH02108868A
Application number: JP1223358A
Authority: JP
Inventors: Mark S Stroze; マーク・エス・ストローズ; Richard W Reynolds; リチャード・ダブリュ・レイノルズ
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1990-04-20
Also published as: GB8923431D0; IL91905A0; US4875403A; FR2637945A1; GB2225816A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、基準位置から２方向のいずれの方向にも、い
ずれの方向においても、最小から最大にトルクを、又は
、流体出力を変えるために、最大９０°を回転可能であ
る回転するポート板を有している水力ポンプ及び水力モ
ータに間するものである。

従３ノロ支蓑− 第１図は、ポンプ、又は、水力モータとして機能するこ
とが出来る従来技術の軸方向ピストン水力機械の一般化
された断面図である。この型式の水力機械及びベント軸
を有している水力機械も、また、公知であり、多くの応
用に利用されている。単に、軸方向のピストンの設計の
一般的な構造を、以下に説明をするが、しかしなから、
本発明は、また、ベント軸設計にも応用可能なものであ
ることを理解すべきである。駆動軸１２が、前部軸受１
４及び後部軸受１６から成り立っている１対の軸受によ
り支持されている。前部軸受１４は、可変容積ポート板
１８の中に取り付けられている。当業界において公知で
あるように、水力装置の中の可変ポート板】８は、装置
がモータとして機能している時には、出力トルクを変え
るためにか、又は、ポート板１８をいずれかの方向へ回
転させるために、シリンダブロックのシリンダにより排
除される水力流体の量を、最小から最大にまで変えるた
めにか、基準位置から±９０°よりも、より小さな角度
を回転される。９０”よりもより小さなポート板１８の
回転の限定は、以下に第２図に関して説明されるポート
板１８の幾何学的輪郭の結果である。この限定は、水力
機械のトルク、又は、容積能力を制限する。多数のシリ
ンダ２２を含んでいるシリンダブロック２０は、水力機
械が、ポンプとして機能している時には、駆動軸１２に
加えられる入力トルクに応じてか、又は、回転を生じさ
せるなめに、固定ハウジング２９の内部の供給送りポー
ト２８に加えられる高圧水力流体に応じてか、回転する
。各ピストン２２は、シリンダブロック２０の中の内孔
の中を往復運動をし、可変容積の水力流体を運び去るが
、この容積は、ポート板１８の回転位置の関数である。

シリンダ２０を出る流体は、ハウジング２９の内部の戻
り固定ポート３０を通過する。

ピストンシュー２４が、軸受板２６の上に載っている。

当業界において公知であるように、第２図に示されたポ
ート板１８の内部の低圧の円弧状のポートは、シリンダ
ブロック２０の回転に応じてシリンダ２２の中に運び去
られた低圧水力を導くように機能をし、また、第２図に
示された高圧の円弧状のポートは、シリンダ２２の中を
通過する高圧水力流体を導くように機能をする。低圧及
び高圧の円弧状のポートのレイアウトは、以下に、第２
図について説明をする。斜板とも言われる固定角度の板
３２は、シリンダブロック２０に関して固定されており
、シリンダ２２の固定容積を維持する。

第２図は、第１図のポート板１８をハウジング２９との
界面３１において見た平面図である。ポート板１８は、
低圧の円弧状のポート３６及び高圧の円弧状のポート３
８を有している。これらの円弧状のポート３６及び３８
のそれぞれは、中心４０の回りに対称的に配列されてお
り、また、中心４０から測られて同一角度を抱いている
。駆動軸１２及び軸受１４が、図示を簡単化するために
省かれていることを理解されたい。

固体領域４２が、高圧及び低圧ポート３６及び３８を分
離している。領域４２の中に含まれる円弧の長さは、シ
リンダブロック２０の回転の間に、高圧ポートと低圧ポ
ートとの間の横連結を避けるために、回転するシリンダ
ブロック２０のシリンダ２２の直径よりも、より大きい
ことを要求される。その上、極端に高圧を使用する水力
装置においては、低圧の円弧状のポート３６と、高圧の
円弧状のポート３８との間の領域４２の円弧状の長さは
、低圧から高圧に行きつつある時に予圧縮を与え、また
、高圧から低圧に行きつつある時に、膨張を与えるため
に、−層長くされる。円弧状の低圧ポート３６及び円弧
状の高圧ポート３８が、ポート板１８の厚さを貫いて延
びており、また、ハウジング２９の中に仮想線により示
しであるように、（ｉ＋−給ボーＩ〜２８及び３０に出
会っていることを理解されたい。ハウジング２９の中の
供給ポート２８及び３０は、シリンダブロック２０から
延びている高圧ポート３６及び低圧ポート３８により抱
かれる円弧に等しい角度の間、水力流体の固定板の中へ
、又は、固定板から水圧流体の連絡を許す。従来技術の
ポート板の角度調節は、第２図に示され且つ図中に「調
節角度」として現されいるように、「基準位置」から測
られて、±９０°よりも、よりより小さい。高圧及び低
圧ポートの流体流量の調節性は、第２図に描かれている
ように、高圧ポート及び低圧ポートによって抱かれる角
度に制限される。しかしなから、ポート板１８の回転に
よつれ生成される出力トルク、又は、くみ出される水力
流体における全範囲の調節の可能性は、使用されていな
い。供給ポート２８及び３０は、大きな容積において部
分的にカバーされ、これにより、戻り流れ及び供給流れ
の絞りを起こさせ、これは、終局的に、水力装置が全容
積にあるべき時に、流れを遮断する。それ故、従来技術
は、斜板の輪郭が、調節を許す９０°の全回転を通じて
ずっと水力流体の容積の調節を許さない。

米国特許筒２．５４６．５８３．２，９６９，８１０．
２，９７９，０３７゜３．０１１，４５３及び４．６４
４．８５０号明細書は、従来技術の水力機械、又は、流
体機械を開示している。

が　　゛　し本発明は、ポート板の第一方向及び第二方向の最大角度
までの角度を通しての回転によって調節される容積を有
しており、容積は、回転のいずれの方向における、基準
位置から最大角度までの回転の範囲を通して連続的に調
節可能である、ポンプであるか、水力モータであって良
い水力装置を与えるものである。

本発明は、その供給、又は、戻りポートを、第２図の領
域４２によりカバーされることは無いものである。

本発明により、本発明が水力モータとして利用される時
に入力されるか、又は、本発明がポンプとして利用され
る時に出力されるかする水力流体の容積の調節の直線的
領域が、許容可能であり且つ±９０°に等しい調節の全
領域に渡って広げられる。

本発明による水力装置は、多数のシリンダを有している
回転自在なシリンダブロックを含んでおり、各シリンダ
は、ある容積を限定するようにシリンダの中を往復運動
するピストンを含んでおり、この容積は、ビス１〜ンが
シリンダブロックの回転に関して往復運動をする時に、
水圧流体を充満され、また、シリンダブロックに回転可
能に係合する第一面及び固定面に回転可能に係合する第
二面を有している本体を有してい。るポート板を有して
おり、第一面は、高圧の円弧状のポート及び低圧の円弧
状のポートを有しており、各ポートは、本体の中心に関
して放射方向に配列されていると共にポートは、１対の
円弧によって分離されており、また、ポートは、シリン
ダブロックが回転する時に、シリンダの開口を遮断し、
本体は、シリンダの中に取り入れられる水力流体の有効
な量を、最小から最大まで、いずれの方向への回転のた
めにも変えるように、第一方向及び第二方向に回転可能
であり、いずれかの方向における回転により抱かれる最
大角度は、高圧の円弧状のポートにより抱かれる、好適
には、少なくとも９０°であるある角度よりもより大き
く、更に、ポート板を貫いて高圧の円弧状のポート板か
ら、固定面に面している第二面の中の第二の円弧状のポ
ートまで延びている第一通路を有しており、第二面は、
本体の中心に関して境界される、少なくとも、最大角度
の大きさのある角度を抱いていると共に固定面の中のポ
ートと、少なくとも、最大角度の大きさのある角度をず
っと流体連通している。有効容積は、動力行程の間に利
用される水力流体の量である。第二の円弧状のポートが
、第二面から離れるように延びている、通路を受け取る
第二面に関して第二ポートを完全に包囲すると共に第二
ポートを境界している持ち上げられた壁を有している。

本発明は、水力モータとしてか、ポンプとしてか実施さ
れることが出来る。最大角度は、９０°である。第二の
円弧状のポートにより抱かれる角度は、９０°よりも、
より大きい。更に、第二通路が、本体を貫いて低圧の円
弧状のポートから、吐き出しポートまで延びており、吐
き出しボーＩ・は、好適には、本体の中心部分の中に置
かれることが望ましい。

いずれの方向にも、最小から最大まで容積を変えるよう
に、基準位置から±９０”の最大角度まで、第一方向及
び第二方向に回転される回転可能なシリンダブロックの
中に置かれたシリンダの中に取り込まれる水力流体の容
積を変えるために回転可能である回転可能なポート板を
有している水力装置においては、ポート板は、低圧の円
弧状のポートと、高圧の円弧状のポートとを有しており
、各ポートは、ポート板の中心から図られて９０’より
もより小さなある角度を抱いており、また、ポート板は
、ポート板の中心から図られて１対の円弧に沿って分離
されており、対の円弧のそれぞれは、ポート板のシリン
ダの直径に等しい、又は、それよりもより大きいが、こ
のような水力装置における本発明による改良は、ポート
板の本体を貫いて高圧の円弧状のポートから、第二の高
圧の円弧状のポートまで延びている、少なくとも９０’
の角度を含んでいる通路を含んでおり、第二の高圧の円
弧状のポートは、固定面の中に配列されたポートと、ポ
ート板の本体の回転の少なくとも±９０’ずっと流体的
に連通していて、取り入れられる水力流体の量の、最小
と、最大との間の調節を、いずれの方向におけるポート
板の回転の９０°をずっと許す。更に、この装置は、ポ
ンプとしてか、あるいは、水力モータとしてか機能する
ことが出来る。第二通路が、ボーＩ・板の本体を貫いて
、低圧の円弧状のポートから、本体の中心部分に置かれ
ることが望ましい吐き出しポートまで延びている。第二
の円弧状のポートは、第二面から離れるように延びてい
る、通路を受け取る第二面に関して第二の円弧状のボー
）・を全部包囲すると共にこの第二の円弧状のボー１〜
を境界している持ち上げられた壁を有している。

支−順二作以下、本発明をその実施例と示す第３図に基づいて、詳
細に説明をする。

第３図は、水カボンブとしてか、又は、水力モータとし
てか機能をすることが出来る本発明による水力装置の正
面図３示すものである。

第１図に関して上に説明をされたような月並みな構造は
、図示を簡単化するために、省略されている。更に、本
発明は、水力モータとしてか、又は、水カボンブとして
か機能をすることが出来る任意の輪郭の水力装置に利用
可能であり、この装置においては、シリンダブロックの
中に取り込まれる流体の容積が、基準位置から第一方向
及び第二方向へのポート板の回転の関数として変化され
ることを、理解されたい。本発明は、回転するシリンダ
ブロックのシリンダの中に取り込まれる基準位置からの
水力流体の有効な容積を、ポート板の平面輪郭の結果と
して利用可能である調節の全範囲に渡る直線状の変更を
許すものである。有効容積は、動力行程の間に利用され
る水力流体の量である。第１〜３図における同様な部分
が、同様な参照数字で現されている。ポート板１８は、
装置がポンプとして作動されるか、又は、水力モータと
して作動されるかに応じて、くみ出される水力流体の容
積、又は、出力されるトルクを変えるように、基準位置
く第６図〉から測られた第一方向及び第二方向における
９０’の最高の可能な回転範囲をずっと調節可能である
。

回転可能なポート板１８は、固定ハウジング５０と面接
触をしている。円弧状の低圧ボーＩ・３６が、ボーｌ−
板１８の中心の中に延びている通路５４の中に開口して
おり、それから、軸方向に上方へ通路５６を経て、吐き
出しポート５８において開口するように延びている。同
様に、高圧の円弧状のボーＩ・３８が、以下に第６図に
関して説明される第二の円弧状のポート６２の中に開口
している通路６０の中に開口している。

固定ハウジング５０の通路６６の内部の対応する円弧状
のポート６４が、高圧入カポ−トロ８の中に開口してい
る。−層詳細には、以下に第６図について述べられるよ
うに、第二の円弧状のポート６２が、９０°よりもより
大きなある角度を抱いており、通路６４の中への水力流
体の流量の直線状の調節を、ポート板の調節において利
用可能である　±９０°の回転の全部をずっと許してい
る。持ち上げられた緊密なシール６５が、ポート６２と
、６４との間に設けられており、また、第６図に関して
以下に説明される。

第４図は、上述のように、回転可能なポート板１８の断
面図である。同様な参照数字は、第１〜４図における同
様な部品を現している６面７０及び７２は、それぞれ、
固定面５０及びシリンダブロック２０に関して回転する
。垂直の延びている通路５６が、図示を簡単化するため
に切断されていることを理解されたい。

更に、面７４が固定ハウジング５０に関して回転するこ
とに留意されたい。

第５図は、第４図のポート板１８の断面図である。第３
．４，５図における同様な部分が、同様な参照数字を付
けられている。高圧通路６０及び通路３６が、第２図の
従来技術において示されたそれらと同様に、円弧状の形
状を有していることに注意されたい。

第６図は、第４図の固定ハウジング５０との界面におけ
るポート板１８の平面図を示すものである。同様な部分
が、第３〜６図における同様な参照数字で区別されてい
る。持ち上げられた壁６５が、領域８２を全体的に包囲
しており、また、面７０から、例えば、０゜５０８〜０
．７６２ｍ＋５（２０／１．０００〜３０／１，０００
インチ）の寸法だけ上方に延びており、水力流体が、ボ
ーＩ・６４から、領域８２の中に下方へ流れ、それから
、高圧通路６０の中に内方に、シリンダと連通している
円弧状のポート３８に流れるようにする。図示されるよ
うに、領域８２を境界している持ち上げられた壁６５は
、「基準位置」８６から、±９０°の「調節角度」を許
す。それ故、ポート板１８が、第２図に示された調節よ
りも、より大きな角度を回転され、モータのような水力
装置を駆動するために適用される流体量、又は、装置が
モータとして作動される時における出力は、第６図の「
調節角度」の９０”の全部をずっと直線状に調節可能で
ある。

先非Δ１１本発明は、上記のような構成及び作用を有しているので
、ポート板を第一方向及び第二方向へ回転させることに
より、その最大角度までの角度を通してずっと調節され
る容積を有し、この容積は、ポート板を基準位置から、
第一方向にか、あるいは、第二方向にか最大角度までの
回転の全範囲を通して、連続的に調節可能であるポンプ
であるか、又は、水力モータであってかで良い水力装置
を提供すると言う効果を、発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ポンプとしてか、あるいは、水力モータとし
てか機能することが出来る従来技術の水力装置の断面図
、第２図は、第１図に示す従来技術の水力装置のポート
板を示す平面図、第３図は、本発明の１実施例を示す縮
断正面図、第４図は、第３図の装置のポート板の縦断面
図、第５図は、第４図の５−５線によるポート板の切断
面図、第６図は、第４図のポート板の平面図である。１２・・・駆動軸、１８・・・可変容積ポート板、２０
・・・シリンダブロック、２２・・・シリンダ、２４・
・・ピストンシュー、２６・・・軸受板、２８・・・供
給ポート、２９．５０・・固定ハウジング、３０・・・
戻り固定ポート、３２・・・固定角度板、３６・・・低
圧ポート、３８・・・高圧ポート、５４，５６．６６・
・・通路、５８・・・吐き出しポート、６０・・・高圧
通路、６２・・・第二円弧状ポート、６４・・・円形ポ
ート、６５・・・持ち上げられた流体溜れ止めシール壁
、６日・・・高圧入力ポート、７０，７２．７４・・・
面、８１・・・界面、８２・・・領域、８６・・・基準
位置。ＦＩＧ。２（従来）〃訂）

Claims

【特許請求の範囲】１、水力装置において（ａ）それぞれがピストンを含んでいる多数のシリンダ
を有している回転自在なシリンダブロックを有しており
、ピストンはシリンダの中を、ピストンがシリンダブロ
ックの回転に関して往復運動をする時に、流体を充満さ
れる容積を限定するようになっており、（ｂ）シリンダブロックに回転係合する第一面及び固定
表面に回転係合する第二面を有している本体を有してい
るポート板を有しており、第一面は、高圧の円弧状ポー
ト及び低圧の円弧状のポートを有しており、各ポートは
、本体の中心に関して放射方向に配置されており、また
、ポートは、１対の円弧により分離されており、更に、
ポートは、シリンダブロックが回転する時に、シリンダ
の開口を遮断し、本体は、第一及び第二方向に回転自在
であり、シリンダの中に取り込まれる水力流体の容積を
、いずれかの方向への回転に対して、最小から最大を経
て変え、いずれかの方向への回転によって抱かれる最大
角度が、高圧の円弧状のポートによって抱かれる角度よ
りも、より大きく（ｃ）ポート板を経て、高圧の円弧状のポートから、固
定面に面している第二面の中の第二の円弧状のポートま
で延びている第一通路を有しており、第二面は、本体の
中心に関して限定される、少なくとも最大角度の大きさ
の角度を抱くと共にポート板の固定面の中のポートと、
少なくとも最大角度の大きさの角度をずっと流体連通し
ていることを特徴とする水力装置。２、第二の円弧状のポートが第二面から離れるように延びている持ち上げられた壁から成り立っており、この壁は、通路を受け取っている
第二面に関して第二ポートを全部を包囲すると共に第二
ポートを限定している請求項１記載のの水力装置。３、水力装置が、水力モータである請求項１記載の水力
装置。４、水力装置が、水力ポンプである請求項１記載の水力
装置。５、（１）最大角度が９０°であり（ｂ）低圧ポート及び高圧ポートのそれぞれが、９０°
よりもより小さな角度を抱いており（ｃ）第二の円弧状のポートによって抱かれる角度が、
高圧ポートにより抱かれる角度よりもより大きい請求項１記載の水力装置。６、第二の円弧状のポートにより抱かれる角度が、±９
０°よりもより大きい請求項５記載の水力装置。７、本体を貫いて低圧の円形状のポートから、吐き出し
ポートまで延びている第二の通路を有している請求項１
記載の水力装置。８、吐き出しポートが、本体の中心ポートである請求項
７記載の水力装置。