JPH0811954B2 - Hydraulic engine - Google Patents

Hydraulic engine

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JPH0811954B2
JPH0811954B2 JP60297924A JP29792485A JPH0811954B2 JP H0811954 B2 JPH0811954 B2 JP H0811954B2 JP 60297924 A JP60297924 A JP 60297924A JP 29792485 A JP29792485 A JP 29792485A JP H0811954 B2 JPH0811954 B2 JP H0811954B2
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JP
Japan
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piston
cylinder block
shaft
eccentric
piston cap
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博行 石岡
勉 井尾
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、モータまたはポンプとして利用すること
のできるピストン形液圧機関に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a piston type hydraulic engine that can be used as a motor or a pump.

[従来の技術] 従来広く使用されてきたピストン形の液圧機関には、
機械的摩擦や高圧液体の漏れ等によってエネルギー損失
や摺動部の摩耗による機器寿命の低下の問題が生じてい
た。
[Prior Art] The piston type hydraulic engine that has been widely used has
Due to mechanical friction and leakage of high-pressure liquid, there has been a problem of energy loss and wear of sliding parts, which shortens equipment life.

これを改良するものとして、特公昭51−22644号公報
記載の液圧機関がある。このものは、偏心部を有する偏
心軸と、該偏心部に係合し放射状に複数個のシリンダを
形成するシリンダブロックと、該シリンダブロックの各
シンリンダに嵌合し外側端面は平面をなすピストンと、
該ピストンの外側端面が密着する平面をそなえたピスト
ンキャップと、前記偏心軸の内部を通ってその偏心部の
両側部に形成される凹部にそれぞれ開口する流体の流入
路および流出路をそなえ、前記ピストンの外側端面に設
けた圧力ポケットとピストン内側端部とが流体的に連通
しているとともに、ピストンはその一部分における嵌合
によりシリンダブロックに対して自由度をもち、さらに
シリンダブロックがある回転角度以上自転しないような
拘束手段が設けられている液圧機関である。そして前記
偏心軸の偏心部の片側に放射状に高圧の液柱が形成さ
れ、この液圧によって直接軸回転モーメントを得るよう
になっており、しかも液柱を形成するためのシリンダブ
ロックおよび中空ピストンはほぼ完全に静圧バランスが
保たれている。
To improve this, there is a hydraulic engine described in JP-B-51-22644. This includes an eccentric shaft having an eccentric portion, a cylinder block that engages with the eccentric portion and radially forms a plurality of cylinders, and a piston that fits into each cylinder of the cylinder block and has a flat outer end surface. ,
A piston cap having a flat surface on which the outer end surface of the piston is in close contact, and an inflow passage and an outflow passage for the fluid that respectively open into recesses formed on both sides of the eccentric portion through the inside of the eccentric shaft, The pressure pocket provided on the outer end surface of the piston and the inner end of the piston are in fluid communication with each other, and the piston has a degree of freedom with respect to the cylinder block by fitting in a part of the piston. As described above, the hydraulic engine is provided with the restraint means that does not rotate. A high-pressure liquid column is formed radially on one side of the eccentric portion of the eccentric shaft, and the axial pressure is directly obtained by this liquid pressure, and the cylinder block and hollow piston for forming the liquid column are The static pressure balance is maintained almost completely.

[発明が解決しようとする問題点] 上記改良された液圧機関は、主要部品の摩耗等による
問題が生じにくく高寿命、高性能のすぐれたものである
が、回転する出力軸の流路に対して流体の供給、排出を
行なうためのデイストリビュータを必要とするので、こ
の部分での漏れ損失やトルク損失が生じるとともに、外
形寸法も大きくなるという問題点があった。これを解決
するため、偏心軸を内包するケーシングを別に形成した
外ケースに収納し、偏心軸を回転させずにケーシング側
を回転させるようにしたものも考えられているが、この
場合も外形寸法や重量が大きくなり、製作コストが高く
なるという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] The improved hydraulic engine has excellent longevity and high performance in which problems due to wear of main parts are unlikely to occur, but the flow path of the rotating output shaft is improved. On the other hand, since a distributor for supplying and discharging the fluid is required, there is a problem that a leakage loss and a torque loss occur at this portion and an external dimension becomes large. In order to solve this problem, it is considered that the casing containing the eccentric shaft is housed in a separately formed outer case, and the casing side is rotated without rotating the eccentric shaft. However, there is a problem in that the manufacturing cost is increased due to the increase in weight and the weight.

[問題点を解決するための手段] 上記問題点を解決するため本発明は次のような構成と
した。すなわち、前記特公昭51−22644号記載の装置に
おいて、ピストンの外側端面が密着する平面をそなえた
前記ピストンキャップをシリンダブロックを内包するケ
ーシング状に形成するとともに、外部に突出する出力軸
を該ピストンキャップと一体的に形成し、このピストン
キャップの外周部には軸受を設けてその外輪側を本体ケ
ースにて保持し、かつ前記ケーシング状のピストンキャ
ップの後端開口部を覆蓋するカバーを前記偏心軸と一体
的に形成するとともに、該カバーに前記流入路と流出路
に連通する流体の出入口を設けたことを特徴としてい
る。
[Means for Solving Problems] In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is, in the device described in JP-B-51-22644, the piston cap having a flat surface to which the outer end surface of the piston is closely attached is formed in a casing shape including a cylinder block, and the output shaft protruding to the outside is formed. The eccentric cover is formed integrally with the cap, a bearing is provided on the outer peripheral portion of the piston cap to hold the outer ring side of the main body case, and covers the rear end opening of the casing-shaped piston cap. The cover is integrally formed with the shaft, and the cover is provided with a fluid inlet / outlet communicating with the inflow passage and the outflow passage.

[作用] カバーに設けられている入口から供給された流体は、
偏心軸で仕切られた一方の凹部に吐出され、他方の凹部
内の流体は流出路を通って外部へ排出される。これによ
って偏心軸とシリンダブロックとの間に回転モーメント
が生じ、シリンダブロックを内包するケーシング状のピ
ストンキャップを出入力軸とともに回転させる。流体の
供給・排出は回転しない偏心軸を通して行なわれるので
特別のディストリビュータを必要としない。
[Operation] The fluid supplied from the inlet provided in the cover is
The fluid is discharged to one of the recesses partitioned by the eccentric shaft, and the fluid in the other recess is discharged to the outside through the outflow passage. As a result, a rotational moment is generated between the eccentric shaft and the cylinder block, and the casing-shaped piston cap including the cylinder block is rotated together with the output / input shaft. Since fluid is supplied and discharged through an eccentric shaft that does not rotate, no special distributor is required.

[実施例] 以下、図面にあらわされた実施例について説明する。
この液圧機関1は、本体ケース2内にケーシング状のピ
ストンキャップ3が収納されておりさらにその内側にシ
リンダブロック5が,設けられている。
[Examples] Examples described in the drawings will be described below.
In this hydraulic engine 1, a casing-shaped piston cap 3 is housed in a main body case 2, and a cylinder block 5 is provided inside thereof.

シリンダブロック5は、中央部に断面円形の軸室6が
若干偏心させて設けられており、その周囲に一般に奇数
個(図示例では5個)の半径方向のシリンダ7が放射状
に形成されている。各シリンダにはそれぞれピストン8
が嵌合している。ピストン8にはシリンダとの嵌合部の
漏れを防ぐためにピストンリング11が設けられている。
なお、ピストン8とピストンキャップ3との密着度を高
めるために、ピストンとシリンダとの接触長さはその直
径に比して小さくなっている。
The cylinder block 5 is provided with a shaft chamber 6 having a circular cross-section in the center thereof with a slight eccentricity, and generally an odd number (five in the illustrated example) of radial cylinders 7 are radially formed around the shaft chamber 6. . Each cylinder has a piston 8
Are fitted. The piston 8 is provided with a piston ring 11 in order to prevent leakage of the fitting portion with the cylinder.
The contact length between the piston and the cylinder is smaller than its diameter in order to increase the degree of contact between the piston 8 and the piston cap 3.

シリンダブロック5にはピン12と係合する凹部13が形
成されており、シリンダブロック5の自転を規制してい
る。これらピン12と凹部13は、シリンダブロックの自転
を規制する拘束手段となっている。
A recess 13 that engages with the pin 12 is formed in the cylinder block 5, and the rotation of the cylinder block 5 is restricted. The pins 12 and the recesses 13 serve as restraint means for restraining the rotation of the cylinder block.

ピストン8の外側端面は静圧軸受が形成されるような
圧力ポケット15を介してピストンキャップ3の内側平面
3aと接している。圧力ポケット15は通孔16によってピス
トン8の内側端面と連通している。
The outer end surface of the piston 8 has an inner flat surface of the piston cap 3 through a pressure pocket 15 which forms a hydrostatic bearing.
It is in contact with 3a. The pressure pocket 15 communicates with the inner end surface of the piston 8 by a through hole 16.

シリンダブロック5の軸室6には偏心部19をそなえた
偏心軸20が回転自在に嵌合しており、軸室6は上記偏心
部19によって両側に凹部21,21′が形成されるように仕
切られている。偏心軸20は、ケーシング状に形成された
ピストンキャップ3の後方開口部を覆蓋するカバー23と
一体に形成されており、芯部には該カバーに穿設した出
入口ポートに通ずる流路25,25′が設けられている。こ
れら2本の流路は偏心部において凹部21,21′に開口す
る流路26,26′にそれぞれ連通している。なお、カバー2
3はボルト28によって本体ケース2の後端面に固着され
ている。
An eccentric shaft 20 having an eccentric portion 19 is rotatably fitted in the shaft chamber 6 of the cylinder block 5, so that the eccentric portion 19 forms concave portions 21, 21 'on both sides of the shaft chamber 6. It is partitioned. The eccentric shaft 20 is formed integrally with a cover 23 that covers the rear opening of the piston cap 3 formed in a casing shape, and the core part has flow paths 25, 25 communicating with an inlet / outlet port formed in the cover. 'Is provided. These two flow paths communicate with the flow paths 26, 26 'opening in the recesses 21, 21' at the eccentric portion, respectively. In addition, cover 2
The bolt 3 is fixed to the rear end surface of the main body case 2 by a bolt 28.

ピストンキャップ3の外周部には軸受30が設けられ、
該軸受の外輪31は本体ケース2に嵌着されている。ピス
トンキャップ3の前面部には出入力軸35が一体に突設さ
れており、この出入力軸35は本体ケース2の前部軸穴36
に嵌装した軸受37によって支承されている。軸穴36の開
口部にはシール材39が設けられている。
A bearing 30 is provided on the outer periphery of the piston cap 3,
The outer ring 31 of the bearing is fitted in the body case 2. An output / input shaft 35 is integrally projectingly provided on the front surface of the piston cap 3, and the input / output shaft 35 is provided in the front shaft hole 36 of the body case 2.
It is supported by a bearing 37 fitted in. A seal material 39 is provided at the opening of the shaft hole 36.

この液圧機関1は、液圧モータとしても液圧ポンプと
しても利用できるものであるが、液圧モータとして作動
する場合を例にとて以下にその動作を説明する。いま圧
力油等の作動流体をポート25aに導入すれば、作動流体
は流路25、流路26を通って偏心部19の側部に形成された
凹部21に導かれ、さらにシリンダブロック5の5個のシ
リンダ7のうちのA,Bに流入する。
The hydraulic engine 1 can be used as both a hydraulic motor and a hydraulic pump, and its operation will be described below taking the case of operating as a hydraulic motor as an example. If a working fluid such as pressure oil is now introduced into the port 25a, the working fluid is guided through the flow passages 25 and 26 to the recess 21 formed on the side of the eccentric portion 19, and further to the cylinder block 5-5. It flows into A and B of the individual cylinders 7.

一方、シリンダD,Eに充満していた作動流体は他方の
凹部21′から流路26′、流路25′を通ってポート25a′
から外部に排出される。このときシリンダA,Bの容積は
増大し、シリンダD,Eの容積は減少し、その結果として
シリンダブロック5はそれが嵌合しているピストンキャ
ップ3とともに反時計回りに回転し、出入力軸35を回転
させる。この液圧機関1の構成は対称であるので、作動
流体の流入、排出ポートを逆にすれば出入力軸35は逆方
向に回転する。なお、出入力軸35を別の駆動装置で回転
駆動することにより、この装置をポンプとして使用する
こともできる。
On the other hand, the working fluid filled in the cylinders D and E passes from the other recess 21 'through the flow passage 26' and the flow passage 25 'to the port 25a'.
Is discharged from the outside. At this time, the volumes of the cylinders A and B increase, and the volumes of the cylinders D and E decrease, and as a result, the cylinder block 5 rotates counterclockwise together with the piston cap 3 into which it is fitted, Rotate 35. Since the structure of the hydraulic engine 1 is symmetrical, the output / input shaft 35 rotates in the opposite direction by reversing the inlet and outlet ports of the working fluid. By rotating the input / output shaft 35 with another drive device, this device can be used as a pump.

第4図はこの液圧モータの原理的構成を示すもので、
固定シャフトである偏心軸20の端部に設けられたポート
から導入された高圧油は、偏心部19と軸室6で構成され
る分配弁を経て、シリンダブロックの放射状の油路に入
り、ピストン端部に達する。このピストンP(第3図の
8)とシリンダブロックM(第3図の5)間で形成され
る高圧区画域の高圧油(H)の柱が、直接偏心軸と内周
面を五角形に仕上げられたピストンキャップS(第1図
の3)との間に働いてトルクを発生させる。ピストンキ
ャップSとシリンダブロックMは、シリンダブロックに
設けられたピン12と、ピストンキャップ側に設けられた
凹部13によって構成される拘束手段によって、お互いの
五角形面が平行を保つ状態で拘束されている。一方偏心
軸20は固定されており、その偏心部19の2面取り部分と
シリンダブロック5で形成される分配弁部分も、ピスト
ンキャップ3と同期回転するシリンダブロック5の回転
に伴なって位相を進める。
Fig. 4 shows the basic configuration of this hydraulic motor.
The high-pressure oil introduced from the port provided at the end of the eccentric shaft 20 which is a fixed shaft enters the radial oil passage of the cylinder block through the distribution valve composed of the eccentric part 19 and the shaft chamber 6, and the piston Reach the edge. The high-pressure oil (H) column in the high-pressure section formed between the piston P (8 in FIG. 3) and the cylinder block M (5 in FIG. 3) directly finishes the eccentric shaft and the inner peripheral surface into a pentagonal shape. It works in cooperation with the piston cap S (3 in FIG. 1) that is set to generate torque. The piston cap S and the cylinder block M are constrained in a state in which their pentagonal surfaces are kept parallel by a constraining means constituted by a pin 12 provided on the cylinder block and a recess 13 provided on the piston cap side. . On the other hand, the eccentric shaft 20 is fixed, and the two chamfered portions of the eccentric portion 19 and the distribution valve portion formed by the cylinder block 5 also advance in phase with the rotation of the cylinder block 5 that rotates in synchronization with the piston cap 3. .

このようにして、高圧区画域は油の流入排出を伴ない
ながら、順次移動し、連続的にトルクを発生する。この
液圧機関では、ピストンおよびシリンダブロックBを完
全に静圧的にバランスさせることができ、機械的な接触
による力の伝達には関与しない。
In this way, the high-pressure section area moves sequentially with the inflow and discharge of oil, and continuously generates torque. In this hydraulic engine, the piston and the cylinder block B can be perfectly statically balanced, and they do not participate in the force transmission by mechanical contact.

[発明の効果] 以上に説明したように、本発明にかかる液圧機関は、
何等機械的接触による力の伝達を行なっていないため、
主要部品の摩耗や摩擦による問題、とくに起動時のトル
ク損失、極低速時のスリップスティクなどの諸問題を解
決し、極めて長寿命、高性能の液圧機関が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, the hydraulic engine according to the present invention is
Since no force is transmitted by mechanical contact,
Solving various problems such as wear and friction of main parts, especially torque loss at start-up, slip stick at extremely low speed, etc., a hydraulic engine with extremely long life and high performance can be obtained.

さらに、従来の同種のものに較べて、ディストリビュ
ータ部がないので、この部分の流体・機械損失が生じな
いという大きな利点がある。また構造的にコンパクト
で、特に長手方向の寸法を短かくして薄形化することが
でき、しかも必要な部品点数を少なくすることができる
ようになった。
Further, as compared with the same type as the conventional one, there is no distributor, so that there is a great advantage that no fluid / mechanical loss occurs in this part. Further, it is structurally compact, and in particular, the dimension in the longitudinal direction can be shortened to be thin, and the number of required parts can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の1実施例をあらわす断面図、第2図
はその正面図、第3図はピストンキャップ内部の構造を
あらわす断面図、第4図は作動原理説明図である。 1……液圧機関、2……本体ケース 3……ピストンキャップ、5……シリンダブロック 7……シリンダ、8……ピストン 19……偏心部、20……偏心軸、35……出入力軸
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view thereof, FIG. 3 is a sectional view showing an internal structure of a piston cap, and FIG. 1 ... hydraulic engine, 2 ... main body case 3 ... piston cap, 5 ... cylinder block 7 ... cylinder, 8 ... piston 19 ... eccentric part, 20 ... eccentric shaft, 35 ... input / output shaft

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F04B 1/04 1/047 1/053 1/107 1/113 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display area F04B 1/04 1/047 1/053 1/107 1/113

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】偏心部(19)を有する偏心軸(20)と、中
央部に該偏心部に係合する軸室(6)を備え該軸室から
放射状に複数個のシリンダ(7)を形成したシリンダブ
ロック(5)と、該シリンダブロックの各シリンダ嵌合
し外側端面は平面をなすピストン(8)と、該ピストン
の外側端面が密着する平面をそなえたピストンキャップ
(3)と、前記偏心軸(20)の内部を通ってその偏心部
(19)の両側部に形成される凹部(21),(21′)にそ
れぞれ開口する流入用および流出用の流路(25),(2
5′)をそなえ、前記ピストン(8)の外側端面に設け
た圧力ポケット(15)とピストン内側端部とが流体的に
連通しているとともに、前記シリンダブロック(5)が
ある回転角度以上自転しないような拘束手段(12),
(13)が設けられている液圧機関において、前記ピスト
ンキャップ(3)をシリンダブロック(5)を内包する
ケーシング状に形成するとともに、外部に突出する出入
力軸(35)を該ピストンキャップと一体的に形成し、こ
のピストンキャップの外周部には軸受(30)を設けてそ
の外輪(31)側を本体ケース(2)にて保持し、かつ前
記ケーシング状のピストンキャップ(3)の後端開口部
を覆蓋するカバー(23)を前記偏心軸(20)と一体的に
形成するとともに、該カバーに前記流路(25),(2
5′)に連通する流体の出入口を設けたことを特徴とす
る液圧機関。
1. An eccentric shaft (20) having an eccentric part (19), and a shaft chamber (6) engaging with the eccentric part at a central portion, and a plurality of cylinders (7) being radially arranged from the shaft chamber. A formed cylinder block (5), a piston (8) in which each cylinder of the cylinder block fits and has a flat outer end surface, a piston cap (3) having a flat surface to which the outer end surface of the piston closely contacts, Flow paths (25) and (2) for inflow and outflow that pass through the inside of the eccentric shaft (20) and open in recesses (21) and (21 ') formed on both sides of the eccentric portion (19), respectively.
5 '), the pressure pocket (15) provided on the outer end surface of the piston (8) is in fluid communication with the inner end of the piston, and the cylinder block (5) rotates more than a certain rotation angle. Restraint means (12),
In a hydraulic engine provided with (13), the piston cap (3) is formed in a casing shape containing the cylinder block (5), and the output / input shaft (35) protruding to the outside is formed as the piston cap. The piston cap is integrally formed, and a bearing (30) is provided on the outer peripheral portion of the piston cap to hold the outer ring (31) side of the body case (2). A cover (23) for covering the end opening is formed integrally with the eccentric shaft (20), and the flow paths (25), (2) are formed in the cover.
A hydraulic engine characterized by being provided with a fluid inlet / outlet communicating with 5 ').
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