JPH03978A - ラジアルポンプ又はモータ - Google Patents

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、各種の液圧機器分野等において広く利用され
る静圧タイプのラジアルポンプ又はモータ（以下、単に
ポンプと称する）に関するものである。

［従来の技術］ 静圧タイプのポンプとして、例えば特願昭５６−１７５
１９０号に示されるものがある。このものは、第３図〜
第５図に示すように、断面略台形をなす基端部１に円錐
状の先端部２を連接してなるピントル３と、このピント
ル３の先端部２外周に軸心ｎ周りに回転可能に嵌合保持
されたシリンダバレル４と、このシリンダバレル４の等
角位置に放射方向に突没可能に配設された奇数本のシー
ルブツシュ５と、これらのシールブツシュ５の突設動作
に伴って容積が増減し得るように設けられた流体流出入
用の空間６と、前記ピントル３の先端部２外周に一端を
開口しその開口部７が前記シリンダバレル４との嵌合面
に第１の圧力ポケット７ａを形成するとともに該開口部
７が軸心ｎを通る仮想分割線Ｐを堺にして高圧領域Ａに
実質的に侵入したシールブツシュ５の各空間６に前記圧
力ポケット７ａを介して同時に連通し得るようにした圧
液流通系路８と、この圧液流通系路８の他端であって前
記一端開口部７に対して略拮抗位置に相当する前記ピン
トル３の基端部１斜面に開口しハウジング１０との摺動
面に第２の圧力ポケット９ａを形成するとともにその摺
動面を介して外部との圧液の流出入を可能ならしめるよ
うにした他端開口部９とを具備して構成されている。

この際、シールブツシュ５に突没動作を与えるためにピ
ントル３をスライド移動させて前述したシリンダバレル
４の軸心ｎをトルクリング１１の軸心ｍから偏心した位
置に配設し、これらトルクリング１１及びシリンダバレ
ル４に同期回転させることによって偏心量に応じ流体流
出入用の空間６の容積変化が生じる構成になっている。

また、第１の圧力ポケット７ａに導入された圧液がピン
トル３を斜め下方に押圧しようとする付勢力Ｆ。

と第２の圧力ポケット９ａに導入された圧液がピントル
３を斜め上方に押圧しようとする付勢力Ｆ３とを略拮抗
させて該ピントル３を静圧的にバランスさせ得るように
、側圧力ポケット７ａ、９ａの位置、面積、角度が設定
されている。なお、他の基幹部品であるシリンダバレル
４、シールブツシュ５、トルクリング１１においても同
様に圧力ポケットによる静圧バランス構造が採用されて
いる。また、１２は低圧側の流通系路であり、１３ａ、
１４ａはそれぞれ前記第１の圧力ポケット７ａまたは前
記第２の圧力ポケット９ａに相当する低圧側の圧力ポケ
ットである。仮想分割線Ｐによって区画されたＢは低圧
領域である。

以上のような構成により、トルクリング１１に作用する
静圧が偶力となって該トルクリング１１に回転動力を付
与し、その結果ポンプ（又はモータ）としての機能が発
揮されるようになっている。

しかして、このポンプのメリットは、ピントル３を始め
とする各基幹部品相互間の直接的な金属接触状態が避け
られるため、摺動抵抗が低減されて高効率化と回転の高
速化が促進される点にあり、また組立に際しても各基幹
部品を相互に固定することなく単にそれらを所定の位置
に必要な係合状態の下に組み込んで行くようにすればよ
いので、作業上のメリットも随伴して得られる利点があ
る。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、シールブツシュ５の個数が（２ｍ＋１）本に
設定されている理由は、脈動などを低減することによる
が、このことにより次のような不都合を招来する。すな
わち、高圧領域Ａに存在するシールブツシュ５の数はこ
れによりシリンダバレル４の回転に伴ってｍ本である状
態と（ｍ＋１）本である状態とを生じ、両状態はπ／ｎ
　（ｎ＝２ｍ＋１）毎に繰り返される。そして、第１の
圧力ポケット７ａに導入された圧液がピントル３を押圧
する力の合力Ｆ、はシールブツシュ５の本数が多いとき
に強くなり少ないときに弱くなるのに対して、第２の圧
力ポケット９ａに導入された圧液がピントル３に及ぼす
付勢力ＦＢは常に一定である。このため、ピントル３に
は周期的にアンバランスな状態が繰り返し生じることに
なる。

このことをより具体的に把握するために、第６図および
第７図を参照してｍ＝３の場合を説明する（仮想分割′
線Ｐの方向にｙ軸がとっである）。

Ｆ　Ｐ（３）は高圧領域Ａに実質的に存在するシールブ
ツシュ５が３本の場合に第１の圧力ポケット７ａに導入
された圧液がピントル３に及ぼす付勢力のベクトル和を
表わし、Ｆ　Ｐ（４）は同様にシールブツシュ５が４本
の場合の同付勢力のベクトル和を表わしている。これら
の水平成分はともに等しくＦｐｘｙとなり、ベクトルの
終点はπ／ｎの範囲でＡ点→Ｂ点、Ａ点→Ｂ点と変動し
ている。しかし、そのベクトルのＸ軸方向の分力は、 Ｆ　ＰＸ＝Ｆ　ＰＸＹ　”　ｃｏｓθ　（０≦θ≦ｙｒ
　／　２　ｎ　）となり、Ｆ　ＰＸＹは高圧の本数に拘
らず一定値でかつＣＯＳθは１に近似されるので、ｎが
一般的な値（５以上）をとる限り、概ね Ｆ　Ｘ　＝　Ｆ　ｐｘｙ としてよい。このため、第２の圧力ポケット９ａに導入
される圧液がピントル３に及ぼす付勢力Ｆ８の水平成分
ＦＢＸが Ｆ　ＢＸ＝Ｆ　ＰＸＹ となるように設定しておけば、Ｘ軸方向に対しては実用
上問題にならない程度にバランスさせることができる（
ｙ軸方向については図示構造でバランスをとることはで
きないが、適当なサーボ力を用いれば補償することがで
きるため、ここでは特に取り上げない）。

ところが、Ｚ軸方向成分について考慮すれば、シールブ
ツシュ５が３本のときの鉛直成分ＦＰＺ（３と４本のと
きの鉛直成分ＦＰＺ（４）との間には、シールブツシュ
５の開口面積をＡ１液圧をＰ１ピストンの傾き角をαと
して、 ＦＰＺ（４）　　ＦＰＺ（３）　”ＰＡ″ｓｉｎαなる
付勢力の差異を生じることになり、例えば３本のときに
ＦＰＺｔ３１　＝ＦＢ□となるようにＦ、を設定すると
、４本のときにＰ　Ａ−ｓｉｎαなる大きさでピントル
３がハウジング１０に押し付けられることになる。この
ため、ピントル３の偏心動作が妨げられ、精度や即応性
に不具合を生じることになる。これに対し、シールブツ
シュ５が４本のときにＦ　ＰＺ（４）　−Ｆ　ＢＺとな
るようにＦ、を設定する方法もあるが、この場合はシー
ルブツシュ５が３本になったときにＰＡ−８１ｎαの大
きさでピントル３がハウジング１０から突き放されるこ
とになり、圧液の漏れを生じて一層悪い事態をもたらす
。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので
あって、ピントルに対して更に静圧バランスを良好にす
る保持構造を実現することにより、上述した問題点を有
効に解決することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手
段を講じたものである。

すなわち、本発明のラジアルポンプは、静圧タイプとし
ての基本的構成を備えてなるものにおいて、前記ピント
ルの先端部外周に、高圧領域に実質的に存在するシール
ブツシュの数が（ｍ＋１）本の場合にのみこれら各シー
ルブツシュの空間のうち少なくとも１つと連通し得るポ
ートを開口するとともに、前記ピントルの基端部底面に
該ピントルを先端方向に押圧する液圧付勢機構を構成し
、この液圧付勢機構の圧力室を前記ポートに連通させた
ことを特徴としている。

［作用］ このような構成であれば、高圧領域に実質的に存在する
シールブツシュの本数が（ｍ＋１）本のときのみ間欠的
に液圧付勢機構に圧液が導入されるので、ピントルがハ
ウジングに押し付けられようとする状態に同期して該ピ
ントルを押し返しバランスさせることが可能になる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

この実施例に係るラジアルポンプの基本的構成は、従来
例に示したものと同様である。このため、共通する部分
には同一符号を付し、その説明を省略している。

しかして、このものは、ピントル３の先端部２外周に、
高圧領域Ａに実質的に存在するシールブツシュ５の数が
（ｍ＋１）本の場合にのみ該高圧領域Ａに最も直前に侵
入したシールブツシュ５の空間６に連通ずるポート２０
を開口するとともに、前記ピント！Ｉ／３の基端部底面
１ａに該ピントル３を先端方向に押圧する液圧付勢機構
２１を構成し、この液圧付勢機構２１の圧力室２１ａを
前記ポート２０に連通させている。

すなわち、具体的なポート２０の開口形状は、ピントル
先端部２外周の主バランス溝１５（圧力ポケット７ａの
有効面積を確定するために設けられている）よりも更に
先端側であって、仮想分割線Ｐ上に始まり周方向に沿っ
て高圧領域Ａ側に角度π／ｎだけ延びたところに終わる
長孔状をなしている。厳密には、実際の開口範囲がπ／
ｎというよりも、高圧領域Ａに実質的に侵入（空間６が
圧液流通系路８に連通する状態）したシールブ・ンシュ
５がπ／ｎだけ回転する間中、その空間６と常に連通し
ているような開口範囲ということである。このポート２
０と空間６とはシリンダノくレル４に穿設した細孔２２
を介してのみ連通可能にしである。

また、液圧付勢機構２１は、ピントル底面１ａに凹設し
たシリンダボア２１ｂと、このシリンダボア２１ｂに嵌
装され外方端をノ１ウジング１０の底壁１０ａ（通常は
りャカバー内周に相当する）に摺接させてなるピストン
２１ｃとから構成されている。シリンダボア２１ｂの開
口面積は、前述したＡφｓｉｎαに等しくなるように設
定しである。

そして、シリンダボア２１ｂとピストン２１ｃとの間に
閉成される圧力室２１ａを、ピントル３の肉厚内に穿設
した内部流路３ａを通じて前記ポート２０に連通させて
いる。

しかして、このような構成であると、高圧領域Ａに実質
的に存在するシールブツシュ５の本数が（ｍ＋１）本と
なる状態に同期して間欠的に液圧付勢機構２１に圧液が
導入されるので、このときピントル３の鉛直方向に現わ
れる余剰荷重ＰＡ・ｓｉｎαを完全に打ち消すことがで
きる。これにより、ピントル３はシリンダバレル４の回
転位相の如何に拘らず常に静圧バランスの採れた状態を
維持することができ、従来に比して静圧ノくランスをよ
り理想に近づけることが可能となる。そして、これによ
り偏心制御等も高速かつ正確に行い得るものとなる。

なお、図示ポンプをポンプ／モータとして用いる場合は
、仮想分割線に対して前記ポートと対称な位置に対をな
すポートを併設し、両ボートをシャトル弁を介して液圧
付勢機構のシリンダ室に連通させた構造が有効である。

このようにすると、シャトル弁によって高圧側が自動的
に選択されるので、ポンプとして用いる場合にもモータ
として用いる場合にも液圧付勢機構に圧液を導くことが
でき、何れの使用においても本発明の効果を有効に発揮
させることが可能になる。また、液圧付勢機構やポート
の開口形状等は図示例に限定されるものではない。さら
に、可変容量ポンプ／モータとして使用する場合には、
液圧付勢機構はノ１ウジング内壁１０ａ上を滑動しなけ
ればならないが、これには第８図や第９図に示す方法等
が考えられる。第８図の液圧付勢機構２３はピストン２
３ａの先端にボール２３ｂを組込んで転動させるように
構成したものであり、第９図の液圧付勢機構２４は圧力
ポケット２４ｂを有した静圧軸受ピストン２４ａを採用
したものである。その他、シールブツシュの本数等も、
本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である
。

［発明の効果］ 従来では、高圧領域に実質的に存在するシールブツシュ
本数が周期的に（ｍ＋１）本になった場合にピントルを
保持している静圧のバランス状態が崩れ、軸方向に余剰
荷重が作用する不具合を来たしていたが、本発明による
と、これに同期して余剰荷重に等しい大きさ下ピントル
を拮抗方向に押圧するような付勢力が液圧付勢機構に生
じるので、ピントルは常に静圧バランスされた状態を維
持することが可能になる。これにより、本発明のラジア
ルポンプは従来に比して偏心制御の際の即応性や精度に
より優れた能力を発揮し得るものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、第１図
はピントル周辺の概略的な部分側面図、第２図は第１図
における■方向矢視図である。また、第３図〜第７７図
は従来例を示し、第３図は第１図に対応する全体側断面
図、第４図は第３図中■−■線に沿う断面図、第５図は
第４図中■−■線に沿う断面図、第６図は第４図に対応
する模式的な説明図、第７図は第５図に対応する模式的
な説明図である。さらに、第８図および第９図はそれぞ
れ他の実施例を構成する液圧付勢機構を示す図である。 １・・・基端部　　　　　　１ａ・・・基端部底面２・
・・先端部　　　　　　３・・・ピントル４・・・シリ
ンダバレル　　５・・・シールブツシュ６・・・空間　
　　　　　　７・・・一端開口部７ａ・・・第１の圧力
ポケット ８・・・圧液流通系路 ９・・・他端開口部 ９ａ・・・第２の圧力ポケット ２０・・・ポート ２１．２３．２４・・・液圧付勢機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 断面略台形をなす基端部に円錐状の先端部を連接してな
   るピントルと、このピントルの先端部外周に回転可能に
   嵌合保持されたシリンダバレルと、このシリンダバレル
   の等角位置に放射方向に突没可能に配設された奇数（２
   ｍ＋１：ｍは整数）本のシールブッシュと、これらのシ
   ールブッシュの突没動作に伴って容積が増減し得るよう
   に設けられた流体流出入用の空間と、前記ピントルの先
   端部外周に一端を開口しその開口部が前記シリンダバレ
   ルとの嵌合面に第１の圧力ポケットを形成するとともに
   該開口部が軸心を通る仮想分割線を堺にして高圧領域に
   実質的に侵入したシールブッシュの各空間と同時に連通
   し得るようにした圧液流通系路と、この圧液流通系路の
   他端であって前記一端開口部に対して略拮抗位置に相当
   する前記ピントルの基端部斜面に開口しハウジングとの
   摺動面に第２の圧力ポケットを形成するとともにその摺
   動面を介して外部との圧液の流出入を可能ならしめる他
   端開口部とを具備してなるものにおいて、前記ピントル
   の先端部外周に、高圧領域に実質的に存在するシールブ
   ッシュの数が（ｍ＋１）本の場合にのみこれら各シール
   ブッシュの空間のうち少なくとも１つと連通し得るポー
   トを開口するとともに、前記ピントルの基端部底面に該
   ピントルを先端方向に押圧する液圧付勢機構を構成し、
   この液圧付勢機構の圧力室を前記ポートに連通させたこ
   とを特徴とするラジアルポンプ又はモータ。