JPH10122123A

JPH10122123A - 回転型液圧トランス

Info

Publication number: JPH10122123A
Application number: JP8273226A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kita; 喜多康雄
Original assignee: Hirose Valve Industries Co Ltd
Current assignee: Hirose Valve Industries Co Ltd
Priority date: 1996-10-16
Filing date: 1996-10-16
Publication date: 1998-05-12
Anticipated expiration: 2016-10-16
Also published as: EP0867614B1; WO1998016738A1; US6109884A; EP0867614A4; DE69732476D1; EP0867614A1; DE69732476T2; JP2921788B2

Abstract

(57)【要約】【課題】液圧システムにおいて、連続的で脈動が少なく
コンパクトな、システム圧を昇圧するための回転型液圧
トランスを得る。【解決手段】環状に配置された複数の第１の空間８の容
積を、２つの相対運動部材１および３の相対位置変化を
利用することによって、それぞれ位相をずらせて周期的
に連続して増減させる第１容積増減機構Ｙ１と、前記２
つの相対運動部材１および３を共有しかつそれらの相対
位置変化を利用することによって、環状に配置された複
数の第２空間の容積をそれぞれ位相をずらせて周期的に
連続して増減させる第１の容積増減機構Ｙ２と、前記第
１の空間のうち容積が増大しつつある空間８１及び減少
しつつある空間８２にそれぞれ連通する対をなす第１の
流体経路Ａ０１、Ａ０２と、前記第２の空間９のうち容
積が増大しつつある空間９１及び減少しつつある空間９
２にそれぞれ連通する対をなす第２の流体経路Ｂ０１、
Ｂ０２とから構成し、一周期間の前記第１の空間８の増
減容積と前記第２の空間の増減容積９とを異ならせてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートの圧
砕機などの駆動用に好適に使用される連続的に昇降圧可
能な画期的構造をなす回転型液圧トランスに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンクリートの圧砕等には、一般
的に大出力を発揮しうる液圧駆動式の圧砕機等を使用す
る。しかるに、鉄筋コンクリート構造物の圧砕作業等に
おいては、コンクリート内の鉄筋を破断する際等に、通
常より強い力を必要とするため、必要時には液圧の昇圧
により、一時的な出力上昇を行っている。これは、通常
時にはシステム圧を低くして、力のロスを減少させると
ともに、液圧機器の耐久性等を向上させるためである。
したがって、この種の液圧機器においては、アクチュエ
ータに供給する液圧を、予め設定されたシステム圧から
さらに昇圧するための液圧機関が組み込まれている。こ
ういった昇圧用の液圧機関に用いられる昇圧方式には、
一般的に次の２種類が知られている。（イ）いわゆる昇（増）圧式シリンダ装置と称される装
置であり、シリンダに嵌入したピストンの前後で有効面
積の異なるシリンダを用いて、有効面積の大きい方に連
通する液圧より、有効面積の小さい方に連通する液圧を
高くする方式。（ロ）液圧ポンプの入力軸と液圧モータの出力軸とを機
械的に連結したもので、モータの容積をポンプの容積よ
り大きくすることによって、モータを駆動する液圧よ
り、ポンプから取り出される液圧を上昇させる方式。

【０００３】特にコンクリートの圧砕機などには、前記
（イ）に説明した方式を基本にした昇圧式シリンダ装置
による昇圧がよく使用されており、これらに関するもの
としては、以下に簡略に説明する特開昭６２ー２９７５
０８号公報に記載するものなどがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、（イ）に説
明したような昇圧式シリンダ装置は、基本的に連続動作
に適さないという欠点を有する。これは、ピストンがス
トロークエンドに到達した時点で、昇圧動作は終了する
ためである。これを解決すべく、前記特開昭６２ー２９
７５０８号公報に記載された昇圧式シリンダ装置は、概
略次のような構成を有している。図１１に基づいて説明
すると、途中に大径部０１１を形成する昇圧用のブース
タピストン０１の図１１における左右に形成される各昇
圧室０２を各昇圧室０２の外部に設けられたチェック弁
を介して連通し、大径部０１１前後に形成したブースタ
ピストン室０３に切換弁０４によって切換可能にそれぞ
れ高圧ポート０Ｐと低圧ポート０Ｔを連通し、シリンダ
０５小径部内側面に周設された３本凹溝のうち、一端の
溝０５１を高圧に、他端の溝０５３を低圧に、また真ん
中の溝０５２を前記切換弁０４の制御ポート０４１に連
通し、ブースタピストン０１の小径部の外側面に、ブー
スタピストン０１がいずれかのストロークエンド近傍に
到達した時、前記真ん中の溝０５２と一端の溝０５１ま
たは他端の溝０５３とを連通する凹溝０１２を設けた構
成としている。なお、本項のこの後の説明による左右は
図１１におけるものとする。

【０００５】図１１には、右のブースタピストン室０３
に高圧ポート０Ｐが連通してブースタピストン０１が左
方向に動いている状態を示している。この後、ブースタ
ピストン０１が左側のストロークエンド近傍に到達した
時、前記真ん中の溝０５２と一端の溝０５１が連通し、
切換弁制御ポート０４１に高圧が導かれる。そして、切
換弁０４が右に移動し、高圧ポート０Ｐが左のブースタ
ピストン室０３に、また低圧ポート０Ｔが図中右のブー
スタピストン室０３に連通することとなり、左右のブー
スタピストン室０３にそれぞれ導かれている高圧液と低
圧液が逆転する。その結果、ブースタピストン０１はス
トロークエンドに到達する前に動作方向を逆転し０Ｂ方
向へ動き出す。また、ブースタピストン０１が右側のス
トロークエンド近傍に到達した時には前記と逆の動きを
行い、ブースタピストン０３は往復運動をすることにな
る。つまり、ブースタピストン０１が右方向に動作中は
左側の昇圧室０２が昇圧され、また、ブースタピストン
０３が左方向に動作中は右側の昇圧室０２が昇圧される
ので、いずれかの昇圧室０２がチェック弁を介して昇圧
ポート０Ｐ２に常に連通するため、昇圧動作が途切れな
く行われることになる。

【０００６】しかし、この構成には以下のような欠点が
生じる。まず第１に、ブースタピストン０１の動作逆転
時には必ずポート０Ｐ２の圧力が大幅に低下する。これ
は、基本的にはピストンの往復運動に起因するもので、
この構成によっては避け得ない現象である。具体的に
は、前記ブースタピストン０１の動作逆転時を考える
と、それまで昇圧されていたいずれかの昇圧室０２の圧
力が、ブースタピストン０３の動作逆転によって速やか
に減圧されるが、この時他方の昇圧室０２は流体の弾性
やピストン０３の慣性によってすぐに昇圧されず、昇圧
されるべきポートＰ２の液圧の低下が生じてしまうから
である。

【０００７】また、第２に、切換弁０４に代表されるシ
リンダ装置本体以外の補機や、配管など多くの部品が必
要となる。第３に、あまりブースタピストン０１を小さ
くしすぎると、ピストン慣性が小さくなり、動作切換時
にブースタピストン３がストールする可能性が高くな
る。その理由の１つには、ブースタピストン０１がわず
かな力ですぐに作動するため、溝０５１、０５２、また
は０５３と凹溝０１２との間に絞りが形成され、制御ポ
ート０４１に完全に高圧または低圧が連通せず、ポート
昇圧室０２とブースタピストン室０３とからの力がつり
あうような中間の位置に切換弁を保持する圧力となった
時点で、ブースタピストン０１が停止するからである。
そのため、ピストンをコンパクトにすることが難しくな
る。

【０００８】次に（ロ）の方法においては、ポンプとモ
ータという２つの液圧機関を連結させることで、やは
り、コンパクト化に難点を生じるとともに、部品点数も
増え、コストも増大する。さらには連結のための配管も
必要となり、組立も難しくなる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明による回転型液圧トランスは、前述した
直動シリンダ装置の本質的に有する欠点を排除し、回転
を利用しつつも、ポンプとモータという２つの液圧機関
の連結という従来の概念とは全く異にした液圧機関に関
するものであって、環状に配置した複数の第１空間の容
積および第２空間容積の増減容積の違いを利用して、脈
動を０またはきわめて少なくして連続的に昇圧可能と
し、さらにコンパクト化軽量化を可能としたものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明による回転型液圧トランス
は、環状に配置された複数の第１空間の容積を、２つの
相対運動部材の相対位置変化を利用することによって、
それぞれ位相をずらせて周期的に連続して増減させる第
１容積増減機構と、前記２つの相対運動部材を共有しか
つそれらの相対位置変化を利用することによって、環状
に配置された複数の第２空間の容積をそれぞれ位相をず
らせて周期的に連続して増減させる第２容積増減機構
と、前記第１空間のうち容積が増大しつつある空間及び
減少しつつある空間にそれぞれ連通する対をなす第１流
通経路と、前記第２空間のうち容積が増大しつつある空
間及び減少しつつある空間にそれぞれ連通する対をなす
第２流通経路とを備え、一周期間の前記第１空間の増減
容積と前記第２空間の増減容積とを異ならせてあること
を特徴とするものである。

【００１１】このような構成によれば、連続的に昇圧も
しくは降圧が可能となり、その圧力が安定したものとな
る。なお、以上の構成をコンパクトに実現するには、前
記第１容積増減機構が、その中心軸線たる第１軸線に対
して回転可能に支持された一方の相対運動部材たる環状
のケーシングと、前記第１軸線と平行にオフセットした
第２軸線を中心に回転可能に支持された他方の相対運動
部材たるシリンダブロックと、前記シリンダブロックお
よび前記ケーシングの回転速度が等しくなるように同期
させる同期機構と、前記シリンダブロックに前記第２軸
線に対して放射状に形成された同一径の複数の第１シリ
ンダと、前記各シリンダに突没可能に嵌合し先端面をケ
ーシングの内周面に添接させた第１ピストンとを備え、
この第１ピストンの基端面側に形成される前記第１空間
たる第１シリンダ内空間をそれぞれ前記シリンダブロッ
クの回転に伴って位相をずらせて周期的に連続して増減
させ得るものであり、前記第２容積増減機構が、前記ケ
ーシング及びシリンダブロックを前記第１容積増減機構
と共有し、前記シリンダブロックに前記第２軸線に対し
て放射状に形成され、かつ前記第１シリンダと重ならな
いように配置された同一径の複数の第２シリンダと、前
記第２シリンダ各々に突没可能に嵌合し先端面をケーシ
ングの内周面に添接させた第２ピストンとを備え、前記
シリンダブロックの回転に伴って第２ピストンの基端面
側に形成される前記第２空間たる第２シリンダ内空間を
それぞれ位相をずらせて周期的に連続して増減させ得る
ものが望ましい。

【００１２】以上の利点に加えて、本発明による回転型
液圧トランスの構成部品を常に圧力バランスされるよう
にして、不必要にベアリング等の部品を加えず、さらに
コンパクトで軽量なものにするには、前記第１シリンダ
が、第２軸線に対して垂直な面に奇数個、等間隔に配設
され、かつ、この第１シリンダの配設面と同一面上に、
第１シリンダと対称に第２シリンダが配設されているも
のが好適である。

【００１３】また、第１および第２ピストンの先端面が
突没方向に垂直な平面をなしており、前記ケーシングの
内周面がこれら各ピストン先端面に摺動可能に密接しう
る複数の平面から構成されているものならば、ピストン
にこぜる力が加わらず、ピストンが滑らかに動作すると
ともに、ピストンやケーシング内周面の製作も容易とな
り、好適である。

【００１４】ケーシングに対しシリンダブロックを公転
させる機構としては、前記ケーシングが第１軸線を中心
とする軸に枢支され、前記シリンダブロックが前記軸の
途中に設けられた第２軸線を中心とする偏心部に枢支さ
れているものが、構造を簡単にする上で、望ましい。さ
らに、前記同期機構の具体的な態様としては、前記シリ
ンダブロックの第２軸線に垂直な一方の端面に複数本突
設したピンと、前記ケーシングの前記シリンダブロック
の両端面に摺動可能に接する部位たるカバーの内面に設
けられた複数の断面円形の凹部とを具備してなるもので
あって、前記凹部が、前記オフセット量および前記ピン
の半径の和と同じ半径を有するものであり、前記ピンに
対応する部位にこれらピンに係合させるべく設けたもの
がよい。

【００１５】さらに、ピストン先端面と前記ケーシング
内周面との摺動部に静圧ベアリングを形成し、摺動によ
る摩耗や焼き付きなどを生じにくくして、部品点数を増
やすことなく、部品寿命を伸ばすには、前記第１及び第
２ピストンの先端面に圧力ポケットが設けられ、基端面
と流体的に連通されているもの（特公昭５１ー２２６４
４号公報に記載のもの）が好適である。

【００１６】また、第１および第２流通経路を無駄なく
形成し、外部液圧回路との接続を容易に行うためには、
前記対をなす第１流通経路が、各一端を前記偏心部外周
面の対向する部位にそれぞれ開口させ、各他端を前記軸
先端面にそれぞれ開口させるものであり、また前記対を
なす第２流通経路が、各一端を前記偏心部外周面の対向
する部位にそれぞれ開口させ、各他端を前記軸先端面に
それぞれ開口させるものがよい。

【００１７】

【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。本実施例による回転型液圧トランス０は、第１容
積増減機構Ｙ１、第２容積増減機構Ｙ２、対をなす第１
流通経路Ａ０１、Ａ０２、および対をなす第２流通経路
Ｂ０１、Ｂ０２を具備してなる。それらの構成につい
て、図１から図５を参照して説明すると、第１容積増減
機構Ｙ１は、軸２に枢支される環状のケーシング１と、
シリンダブロック３と、前記シリンダブロック３に形成
された第１シリンダ４と、前記各第１シリンダ４に突没
可能に嵌合する第１ピストン６とを備え、第１空間８た
る第１シリンダ４内の空間を第１ピストン６の突没によ
り増減するものである。また、第２容積増減機構Ｙ２
は、ケーシング１及びシリンダブロック３を前記第１容
積増減機構Ｙ１と共有し、かつ前記第１シリンダ４と重
ならないように配置された第２シリンダ５と、前記第２
シリンダ５各々に突没可能に嵌合する第２ピストン７と
を備え、第２空間９たる第２シリンダ５内の空間を第２
ピストン７の突没により増減するものである。また、第
１流通経路Ａ０１、Ａ０２は前記第１空間８にそれぞれ
連通し、第２流通経路Ｂ０１、Ｂ０２は前記第２空間９
にそれぞれ連通するものである。

【００１８】具体的に各部を詳述すると、軸２はその中
心線を第１軸線Ｌ１としたもので、ケーシング１を第１
軸線Ｌ１回りに正逆回転可能に支持しており、一端にＣ
リング２６を嵌めることによってケーシング１を軸線Ｌ
１方向に不動にしている。そして、軸２の途中に偏心部
２１を設け、この偏心部２１の外周にシリンダブロック
３を正逆回転可能に嵌装している。また、この偏心部２
１の中心線は第２軸線Ｌ２に合致しており、前記第１軸
線Ｌ１とこの第２軸線Ｌ２とはオフセットａを保つ平行
線である。

【００１９】ケーシング１は、前記シリンダブロック３
をこのケーシング１に対して第１軸線Ｌ１方向に不動に
し、同時に内部空間１４を密閉するためのカバー１２を
具備する。そして、この内部空間１４の断面を正十角形
状としている。また、カバー１２の内方端面には、第１
軸線Ｌ１を中心に５個所の凹部１３を円周方向に等間隔
に凹設しており、これら凹部１３の開口形状は、前記オ
フセットａと後述するピン３１の半径との和に等しい半
径の円形である。

【００２０】シリンダブロック３は、その中心に前記偏
心部２１に嵌合する貫通孔を有し、さらに第２軸線Ｌ２
に対しラジアル方向に等間隔に５本、同一径の第１シリ
ンダ４をシリンダブロック３の外周面３２に開口させて
形成している。また、前記シリンダブロック３の各第１
シリンダ４に背反する部位に、第２シリンダ５を対応す
る第１シリンダ４と軸心を一致させて形成している。す
なわち、相互に対応する第１シリンダ４と第２シリンダ
５の軸心はそれぞれ前記第２軸線Ｌ２を通過するように
設定してあり、各第１シリンダ４、５は第２軸線Ｌ２と
直交する共通面に沿って配列させてある。この第１シリ
ンダ４と第２シリンダ５とはその内径を異ならせてあ
り、本実施例においては、第１シリンダ４の径の方を大
きくしている。さらに、シリンダブロック３は正十角柱
状をなすもので、第１シリンダ４または５の開口部位は
前記正十角柱の各側面中央に設定してある。しかして、
この実施例では、５本の第１シリンダ４と、５本の第２
シリンダ５をシリンダブロック３の外周面３２に円周方
向に交互に並ぶようにして開口させている。また、前記
凹部１３に対応する部位には、５本のピン３１を突設さ
せており、凹部１３にそれぞれ遊嵌させ、シリンダブロ
ック３とケーシング１を等速同方向に回転させる同期機
構としている。

【００２１】第１及び第２ピストン６、７は平坦な先端
面６１、７１を有してなる円柱状のもので、第１ピスト
ン６を各第１シリンダ４に、また第２ピストン７を各第
２シリンダ５に、それぞれ突没可能に嵌合させており、
それら各先端面６１、７１を、前記ケーシング１の内側
面１１の十角形の一辺に対応する面に摺動可能に当接さ
せている。

【００２２】第１空間８は、前記第１ピストン６の基端
面６３側と第１シリンダ４との間に形成される空間で、
第１ピストン６が第１シリンダ４に対して突没すること
で、その容積が増減する。そして、この第１空間８のう
ち、第１軸線Ｌ１と第２軸線Ｌ２によって形成される仮
想面Ｓ１２で区切られるいずれか一方は、ケーシング１
およびシリンダブロック３の正逆いずれかの回転に伴
い、容積が増大する空間（容積の増大しつつある空間）
８１となる。また、仮想面Ｓ１２で区切られる他方は、
容積の減少する空間（容積の減少しつつある空間）８２
となる。

【００２３】第２空間９は、前述同様、第２ピストン７
の基端面７３側と第２シリンダ５との間に形成される空
間で、第２ピストン７が第２シリンダ５に対して突没す
ることで、その容積が増減する。そして、ケーシング１
およびシリンダブロック３の正逆いずれかの回転に伴
い、第１空間９のうち、仮想面Ｓ１２で区切られるいず
れか一方は、容積の増大する空間（容積の増大しつつあ
る空間）９１となり、仮想面Ｓ１２で区切られる他方
は、容積の減少する空間（容積の減少しつつある空間）
９２となる。

【００２４】一方の第１流通経路Ａ０１は、図３、図４
に示すように、一端を偏心部２１の外周面に凹設した一
対の軸溝２２に開口させ他端Ａ２１を軸先端面に開口さ
せたもので、他方の第１流通経路Ａ０２は、一端を偏心
部２１の外周面に凹設した一対の軸溝２３に開口させ他
端Ａ２２を軸先端面に開口させたものである。そして、
第１シリンダ４の基端面をシリンダブロック内周面３３
の前記軸溝２２および２３に連通可能な部位に開口させ
ることにより、第１流通経路Ａ０１、Ａ０２が、容積の
増大する空間８１および容積の減少する空間８２を、そ
れぞれ流体導出入ポートＡ２１、Ａ３１に連通させるよ
うにしている。さらに具体的に説明する。第１シリンダ
４の各基端面は、シリンダブロック内周面３３に凹設さ
れた５対の開口部３４にそれぞれ連通している。この開
口部３４は、１つの第１シリンダ４に対応して第２軸線
Ｌ２方向に一対を設けたもので、５本の第１シリンダ４
それぞれに対応して連通する５対の開口部３４を、重な
らないようにシリンダブロック３の内周面３３に凹設し
ている。また、軸溝２２と２３は、開口部３４と連通可
能なように第２軸線Ｌ２方向にそれぞれ一対で設けたも
のである。そして軸溝２２と２３の位置関係を、第１軸
線Ｌ１と第２軸線Ｌ２によって形成される仮想面Ｓ１２
に対して対称となし、軸溝２２と２３との間の何も溝が
切られていない軸部分の周長さを、前記開口部３４の軸
２に接する部分の周長さよりも長くしたことにより、軸
２とシリンダブロック３がどのような位置関係となって
も軸溝２２と２３が開口部３４を介して連通しないよう
にしている。

【００２５】一方の第２流通経路Ｂ０１は、図２、図４
に示すように、一端を偏心部２１の外周面に凹設した軸
溝２４に開口させ他端Ｂ２１を軸先端面に開口させたも
ので、他方の第２流通経路Ｂ０２は、一端を偏心部２１
の外周面に凹設した軸溝２５に開口させ他端Ｂ２２を軸
先端面に開口させたものである。そして、第２シリンダ
５の基端面をシリンダブロック内周面３３の前記軸溝２
４および２５に対応する部位に開口させることにより、
第２流通経路Ｂ０１、Ｂ０２が、容積の増大する空間９
１および容積の減少する空間９２を、それぞれ流体導出
入ポートＢ２１、Ｂ３１に連通させるようにしている。
さらに具体的に説明する。第２シリンダ５の基端面はそ
れぞれシリンダブロック内周面３３に凹設された５つの
開口部３５に連通している。この開口部３５は、前記一
対の開口部３４の中間部位に配されたもので、５本の第
２シリンダ４それぞれに対応して連通する５個の開口部
３５を、重ならないようにシリンダブロック３の内周面
３３に凹設している。また、軸溝２４と２５は、開口部
３５と連通可能なように、前記対の軸溝２２間および対
の軸溝２３間にそれぞれ設けたものである。そして、軸
溝２４と２５との位置関係を、第１軸線Ｌ１と第２軸線
Ｌ２によって形成される仮想面Ｓ１２に対して対称とな
し、軸溝２４と２５との間の何も溝が切られていない軸
部分の周長さを、前記開口部３５の軸２に接する部分の
周長さよりも長くしたことにより、軸２とシリンダブロ
ック３がどのような位置関係となっても軸溝２４と２５
が開口部３５を介して連通しないようにしている。

【００２６】このような構成による本実施例の動作を図
６から図１０を参照して以下に説明する。まず、最初に
本実施例の作用の説明に先立ち、その作用概念を図１０
に基づいて説明する。すなわち、本概念図における液圧
トランスは、互いに逆向きに突出可能でそれぞれ半径Ｄ
ａおよび半径Ｄｂを有するピストン６、７と、これらピ
ストン６、７を突没可能にそれぞれ支持するシリンダ
４、５と、これらシリンダ４、５を形成するシリンダブ
ロック３と、これらピストン６、７の先端面にそれぞれ
当接する内面を有しピストン６、７の突没方向Ｃにスラ
イド可能なケーシング１を備えてなる。

【００２７】このような構成において、シリンダ４に一
次側液圧ｐａを加えると、ピストン６の突出力がケーシ
ング１のスライド力に変換されてピストン７に伝えら
れ、二次側液圧ｐｂとして取り出される。しかして、こ
のような構成では、ピストン６、７のストロークエンド
で、動作が終了するため、本実施例においては、これら
ピストン６、７およびシリンダ４、５を環状に配置し、
ケーシング１を環状とした上で、これらのケーシング１
の中心軸とシリンダブロック３の中心軸とを偏心させる
ことによって、前記スライド力を、回転力として取り出
し、回転型液圧トランスとして連続的に作用可能にした
ものである。なお、図１０から明らかなように、二次側
のポートを塞いでも、二次側に液圧ｐｂは発生する。つ
まり、後述する作用説明においては、ケーシング１の回
転を旨に説明をなすが、二次側ポートを塞いでケーシン
グ１の回転を停止させ出力を取り出さない状態であって
も、二次側に液圧は常に発生しており、本実施例はまさ
しく電気トランスと同等の機能を液圧システムにおいて
担うものとなる。

【００２８】次に、本実施例の作用を詳細に説明するに
あたり、これ以降、軸２を固定した場合を想定して説明
を行う。本実施例による回転型液圧トランス０を作用さ
せるためには、図６に示すように、まず入力たる一次側
ポートＰ１と一方の第１流通経路Ａ０１とを連通し、Ａ
２１を流体導入ポートとする。またタンクポートＴ１と
他方の第１流通経路Ａ０２とを連通し、Ａ３１を流体導
出ポートとする。これにより、一次側の流体は矢印Ｘの
向きに流れることになる。また、出力たる二次側ポート
Ｐ２と他方の第２流通経路Ｂ０２、およびタンクポート
Ｔ２と一方の第２流通経路Ｂ０１とをそれぞれ連通す
る。この結果、Ｂ２１が流体導入ポートとなり、Ｂ３１
が流体導出ポートとなる。これにより、二次側の流体は
矢印Ｙの向きに流れることになる。この時のポートＰ１
とＴ１の液圧をそれぞれｐａ１、ｐａ２、またその差圧
をｐａとし、ポートＰ２とＴ２の液圧をそれぞれｐｂ
１、ｐｂ２、またその差圧をｐｂとする。

【００２９】本実施例の最初の状態を図７とすると、前
述のごとく、一次側ポートＰ１から圧力ｐａ１で導入さ
れた流体は、一方の第１流通経路Ａ０１から、仮想面Ｓ
１２で区切られる空間のうち紙面下側の空間を通過中の
開口部３４を介して、仮想面Ｓ１２で区切られる空間の
うち紙面下側の空間に存在する３つの第１シリンダ４に
充満され、これらの第１シリンダ４に嵌合する第１ピス
トン６には、それぞれの突出方向にｆ１なる力が作用す
る。一方、その他の第１シリンダ４は、仮想面Ｓ１２で
区切られる空間のうち紙面上側の空間を通過中の開口部
３４を介して他方の第１流通経路Ａ０２からタンクポー
トＴ１に連通する。この結果その他の第１シリンダ４は
圧力ｐａ２の流体で充満することになるので、これら第
１シリンダ４に嵌合する第１ピストン６には、それぞれ
の突出方向にｆ２なる力が作用する。この状態でのケー
シング１にかかる力は、全第１ピストン６にかかる合成
力となり、図７に示すベクトルＦとなる。そして、この
ベクトルＦの大きさ｜Ｆ｜は、第１シリンダ４内径をＤ
ａとして｜Ｆ｜＝π／２・ｃｏｓ（π／５）・Ｄａ²・ｐａ・・・（１）と表わされる。

【００３０】前記ベクトルＦなる力は、図７に示すよう
にケーシング２回転中心Ｏ（第１軸線Ｌ１の紙面に現れ
る点）に対しａだけ偏心した位置ＯＯ（第２軸線Ｌ２の
紙面に現れる点）に作用するため、ケーシング１には回
転力Ｆ・ａが作用することになり、この回転力でケーシ
ング１は、Ｏ中心に反時計回り（図７、８中ＣＣＷ方
向）に回転する。このケーシング１の回転に伴い、同期
機構たるピン３１および凹部１３の遊嵌によって、シリ
ンダブロック３もＯＯ中心に等速で同方向に回転する。
そして、仮想面Ｓ１２で区切られる空間のうち紙面下側
の空間を通過中のシリンダ４内の空間が、容積の増大す
る空間８１となり、残りのシリンダ４内の空間が容積の
減少する空間８２となる。その際、各第１ピストン６は
第１シリンダ４内の流体圧力によって、ケーシング１内
周面１１に押さえつけられ、シリンダブロック３とケー
シング１の等速同期回転運動に伴い第１シリンダ４に対
して連続的に突没しつつケーシング１内周面１１と摺動
する。

【００３１】次に、各第２ピストン７は、前述と反対
に、シリンダブロック３とケーシング１の等速同期回転
運動によって突没する。具体的に説明すると、図７の状
態に対応する第２ピストン７やシリンダブロック３の状
態を図８に示すように、この状態においては、二次側タ
ンクポートＴ２は一方の第２流通経路Ｂ０１から仮想面
Ｓ１２で区切られる空間のうち紙面下側の空間を通過中
の開口部３５を介して、容積の増大する空間９１に連通
される。つまり、仮想面Ｓ１２で区切られる空間のうち
紙面下側の空間に存在する２つの第２シリンダ５内の空
間が圧力ｐｂ２の流体で充満される。

【００３２】この状態から、この状態からケーシング１
が回転すると、この回転に伴って、前記２つのシリンダ
内に封入された流体は、仮想面Ｓ１２を通過して、紙面
上側に位置した時、軸溝２４から、前述した回転力に対
応する液圧力ｐｂ１で第２ピストン７により排出され
る。このように回転力によって昇圧された流体は、他方
の第２流通経路Ｂ０２を経て二次側ポートＰ２へ排出さ
れる。この液圧の増加分たるｐｂは、前記回転力に比例
し、第２シリンダ５の内径の２乗に反比例する。すなわ
ち、ｐｂ＝Ｆ／（π／２・ｃｏｓ（π／５））／Ｄｂ²・・・（２）と表わされる。

【００３３】そして、全体で考えると、結局一次側差圧
ｐａと二次側差圧ｐｂとの関係は、次式で表わされるよ
うに、第１シリンダと第２シリンダとの内径の２乗の比
の逆になることがわかる。ｐａ／ｐｂ＝Ｄｂ²／Ｄa²・・・（３）さらに上位概念でいうと、一次側差圧ｐａと二次側差圧
ｐｂとの関係は、一周期間の前記第１空間８の増減容積
と前記第２空間９の増減容積との逆比となる。つまり、
一次側差圧ｐａを、第１空間８の増減容積を前記第２空
間９の増減容積より大きくすることによって、昇圧し、
二次側差圧ｐｂとすることができる。

【００３４】このように、本実施例によれば、第１空間
８に導かれた液圧力を、第１ピストン６の突没による第
１空間８の増減を介して、ケーシング１の回転力と変
え、さらにこの回転力により第２ピストン７を突没させ
て、第２空間９の増減、すなわち流体の連続した吸入、
排出作用に変換している。したがって、連続的に昇圧が
可能となり、直動シリンダ装置では得られない、出力圧
力あるいは吐出流量のきわめて安定した高品質の脈動の
全くない定圧力源としての回転型液圧トランスを提供し
得る。また、前述の作用は、式（３）から明らかなよう
に、第１流通経路Ａ０１とＡ０２の間の差圧を昇降圧し
て、第２流通経路Ｂ０１とＢ０２間の差圧とするもので
あるから、例えば昇圧の場合、第２流通経路の低圧側Ｂ
０１を第１流通経路の高圧側Ａ０１に連通することによ
って、２次側の高圧ポートＰ２の圧力ｐｂ１を、ｐｂ１＝ｐａ１・（１＋Ｄａ²／Ｄｂ²）・・・（４）で表わされるように、第１シリンダ４、５の内径の２乗
比以上に昇圧でき、直動シリンダ装置では得られない高
圧を得ることも可能になる。また、本実施例の構造上第
１流通経路Ａ０１、Ａ０２と第２流通経路Ｂ０１、Ｂ０
２とを流体的に全く分離することも可能である。

【００３５】さらに、本実施例によっては、次のような
効果も得られる。すなわち、ケーシング１には回転力が
作用しているが、同時にラジアル力も作用している。と
ころが、図７および図８に示すように第２シリンダ５
が、第１シリンダ４の形成面と同一面でかつＯＯに対称
に形成されているので、二次側液圧力により第２シリン
ダ５の突出力ｆ１１、ｆ２２の合成力Ｆ１が、一次側液
圧力によるラジアル力Ｆにつりあうよう正反対に発生
し、ケーシング１へのラジアル力はバランスされる。こ
の結果、ケーシング１の枢支にベアリング等の回転軸受
を全く必要としないという画期的な効果を奏する。具体
的には、部品点数の縮小化、組立工数の削減、装置のコ
ンパクト軽量化、装置耐久性の増大などに大きく貢献す
る。さらに、図９に示すように、第１ピストン６および
７の先端面６１、７１に圧力ポケット６２、７２を凹設
し、これとピストン基端面６３、７３を貫通孔６４、７
４によって連通して圧力ポケット６２、７２に流体を導
くことにより、前記摺動面に静圧ベアリングを形成し
て、摺動面での摩擦を、部品点数を増加させることなく
減少させることもできる。

【００３６】以上の説明は、軸２を固定しているとして
述べたが、本実施例は軸２とケーシング１との相対運動
によって機能するため、ケーシング１を固定し、軸２を
回転させてももちろんよい。なお、本発明は以上示した
実施例のみに限定されるものではない。その一例を挙げ
れば、本実施例の外径を小さくするために、第１シリン
ダの形成面と第２シリンダの形成面とを異なった面にし
て、これらを軸方向に沿って配設してもよい。この場合
は、ケーシングにラジアル力が作用するため、軸とケー
シング間に回転軸受が必要となるが、連続的な昇降圧機
関としての性能には何ら影響を及ぼさず、軸方向への大
きさの制限が緩やかであれば、効果的である。また、シ
リンダの本数も前述した本数に限定されるものではな
い。さらに、本実施例においては、Ｄａ＞Ｄｂとして、
昇圧を前提に述べてきたが、逆にして降圧にも使用でき
るのはもちろんである。

【００３７】その他、各部の構成は図示例に限定される
ものではなく、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。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、以上に説明したような形態で
実施され以下に記載されるような効果を奏する。本発明
による回転型液圧トランスによれば、環状に配置した複
数の第１空間の容積および第２空間容積の増減容積の違
いを利用して、脈動を０またはきわめて少なくして連続
的に昇圧もしくは降圧でき、質の高い液圧源として使用
できる。また、第１流通経路間の差圧を昇降圧して、第
２流通経路間の差圧とするものであるから、第１流通経
路と第２流通経路を分離することも可能で、電気回路に
おけるトランスと同様の作用を営ませることが可能にな
り、コンクリートの圧砕機などの駆動用のみならず、液
圧機器全般に新たな使用用途を提供し得るものである。

【００３９】また、前記第１容積増減機構が、その中心
軸線たる第１軸線に対して回転可能に支持された一方の
相対運動部材たる環状のケーシングと、前記第１軸線と
平行にオフセットした第２軸線を中心に回転可能に支持
された他方の相対運動部材たるシリンダブロックと、前
記シリンダブロックおよび前記ケーシングの回転速度が
等しくなるように同期させる同期機構と、前記シリンダ
ブロックに前記第２軸線に対して放射状に形成された同
一径の複数の第１シリンダと、前記各シリンダに突没可
能に嵌合し先端面をケーシングの内周面に添接させた第
１ピストンとを備え、この第１ピストンの基端面側に形
成される前記第１空間たる第１シリンダ内空間をそれぞ
れ前記シリンダブロックの回転に伴って位相をずらせて
周期的に連続して増減させ得るものであり、前記第２容
積増減機構が、前記ケーシング及びシリンダブロックを
前記第１容積増減機構と共有し、前記シリンダブロック
に前記第２軸線に対して放射状に形成され、かつ前記第
１シリンダと重ならないように配置された同一径の複数
の第２シリンダと、前記第２シリンダ各々に突没可能に
嵌合し先端面をケーシングの内周面に添接させた第２ピ
ストンとを備え、前記シリンダブロックの回転に伴って
第２ピストンの基端面側に形成される前記第２空間たる
第２シリンダ内空間をそれぞれ位相をずらせて周期的に
連続して増減させ得るものならば、第１空間の増減機構
およびこれに連動する第２空間の増減機構をコンパクト
にかつ部品点数を少なく構成できる。

【００４０】さらに、以上の利点に加えて、前記第１シ
リンダが、第２軸線に対して垂直な面に奇数個、等間隔
に配設され、かつ、この第１シリンダの配設面と同一面
上に、第１シリンダと対称に第２シリンダが配設されて
いるものならば、本発明による回転型液圧トランスの回
転構成部品たる軸及びシリンダブロックは、常に圧力バ
ランスされ、この部分の枢支に不必要にベアリング等の
部品を加えずに済み、部品点数の縮小化、組立工数の削
減、装置のコンパクト軽量化、装置耐久性の増大などに
大きく貢献する。

【００４１】また、第１および第２ピストンの先端面が
突没方向に垂直な平面をなしており、前記ケーシングの
内周面がこれら各ピストン先端面に摺動可能に密接しう
る複数の平面から構成されているものならば、ピストン
にこぜる力が作用しないので、ピストンの突没動作が滑
らかなものとなり、同時にピストンやケーシング内周面
の製作も容易となる。

【００４２】軸が、軸の途中に設けられた第２軸線を中
心とする偏心部を有し、この第１軸線を中心として前記
ケーシングを枢支し、前記偏心部に第２軸線を中心とし
てシリンダブロックを枢支しているものならば、構成が
容易となる。さらに、同期機構が、前記シリンダブロッ
クの第２軸線に垂直な一方の端面に複数本突設したピン
と、前記ケーシングの前記シリンダブロックの両端面に
摺動可能に接する部位たるカバーの内面に設けられた複
数の断面円形の凹部とを具備してなるものであって、前
記凹部が、前記第１軸線および第２軸線のオフセット量
および前記ピンの半径の和と同じ半径を有するものであ
り、前記ピンに対応する部位にこれらピンに係合させる
べく設けたものならば、格別な部品を付加することなく
同期機構を付与でき、部品点数を削減することができ
る。

【００４３】さらに前記第１及び第２ピストンの先端面
に圧力ポケットが設けられ、基端面と流体的に連通され
ているものならば、ピストンと前記ケーシング内周面と
の摺動部に静圧ベアリングが形成され、摺動による摩耗
や焼き付きなどが生じにくくなり、部品寿命を増大させ
ることができる。また、前記対をなす第１流通経路が、
各一端を前記偏心部外周面の対向する部位にそれぞれ開
口させ、各他端を前記軸先端面にそれぞれ開口させるも
のであり、前記対をなす第２流通経路が、各一端を前記
偏心部外周面の対向する部位にそれぞれ開口させ、各他
端を前記軸先端面にそれぞれ開口させるものならば、第
１および第２流通経路を無駄なく形成し、外部液圧回路
との接続を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回転型液圧トランスの
縦断面図（図２のＩ−Ｉ線断面図）。

【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図。

【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。

【図４】軸２の図２におけるＩＶ−ＩＶ線断面図。

【図５】軸２の図２におけるＶ−Ｖ線断面図。

【図６】本実施例による回転型液圧トランスを含む液圧
回路例。

【図７】動作原理を説明する図。

【図８】動作原理を説明する図。

【図９】ピストンの変形例を示すピストンの断面図。

【図１０】本実施例の作用概念を説明する図。

【図１１】従来例を示す概略図。

【符号の説明】

Ｙ１・・・第１容積増減機構Ｙ２・・・第２容積増減機構１・・・一方の相対運動部材（ケーシング）１１・・・内周面１３・・・凹部２・・・軸２１・・・偏心部３・・・他方の相対運動部材（シリンダブロック）３１・・・ピン４・・・第１シリンダ５・・・第２シリンダ６・・・第１ピストン６１・・・第１ピストン先端面６２・・・圧力ポケット６３・・・第１ピストンの基端面７・・・第２ピストン７１・・・第２ピストン先端面７２・・・圧力ポケット７３・・・第２ピストンの基端面８・・・第１空間（第１シリンダ内空間）８１・・・容積の増大する空間（容積の増大しつつある
空間）８２・・・容積の減少する空間（容積の減少しつつある
空間）９・・・第２空間（第２シリンダ内空間）９１・・・容積の増大する空間（容積の増大しつつある
空間）９２・・・容積の減少する空間（容積の減少しつつある
空間）Ｌ１・・・第１軸線Ｌ２・・・第２軸線Ａ０１、Ａ０２・・・第１流通経路Ｂ０１、Ｂ０２・・・第２流通経路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】環状に配置された複数の第１空間の容積
を、２つの相対運動部材の相対位置変化を利用すること
によって、それぞれ位相をずらせて周期的に連続して増
減させる第１容積増減機構と、前記２つの相対運動部材
を共有しかつそれらの相対位置変化を利用することによ
って、環状に配置された複数の第２空間の容積を、それ
ぞれ位相をずらせて周期的に連続して増減させる第２容
積増減機構と、前記第１空間のうち容積が増大しつつあ
る空間及び減少しつつある空間にそれぞれ連通する対を
なす第１流通経路と、前記第２空間のうち容積が増大し
つつある空間及び減少しつつある空間にそれぞれ連通す
る対をなす第２流通経路とを備え、一周期間の前記第１
空間の増減容積と前記第２空間の増減容積とを異ならせ
てあることを特徴とする回転型液圧トランス。
【請求項２】前記第１容積増減機構が、その中心軸線た
る第１軸線に対して回転可能に支持された一方の相対運
動部材たる環状のケーシングと、前記第１軸線と平行に
オフセットした第２軸線を中心に回転可能に支持された
他方の相対運動部材たるシリンダブロックと、前記シリ
ンダブロックおよび前記ケーシングの回転速度が等しく
なるように同期させる同期機構と、前記シリンダブロッ
クに前記第２軸線に対して放射状に形成された同一径の
複数の第１シリンダと、前記各シリンダに突没可能に嵌
合し先端面をケーシングの内周面に添接させた第１ピス
トンとを備え、この第１ピストンの基端面側に形成され
る前記第１空間たる第１シリンダ内空間をそれぞれ前記
シリンダブロックの回転に伴って位相をずらせて周期的
に連続して増減させ得るものであり、前記第２容積増減機構が、前記ケーシング及びシリンダ
ブロックを前記第１容積増減機構と共有し、前記シリン
ダブロックに前記第２軸線に対して放射状に形成され、
かつ前記第１シリンダと重ならないように配置された同
一径の複数の第２シリンダと、前記第２シリンダ各々に
突没可能に嵌合し先端面をケーシングの内周面に添接さ
せた第２ピストンとを備え、前記シリンダブロックの回
転に伴って第２ピストンの基端面側に形成される前記第
２空間たる第２シリンダ内空間をそれぞれ位相をずらせ
て周期的に連続して増減させ得るものであることを特徴
とする請求項１に記載の回転型液圧トランス。
【請求項３】前記第１シリンダが、第２軸線に対して垂
直な面に奇数個、等間隔に配設され、かつ、この第１シ
リンダの配設面と同一面上に、第１シリンダと対称に第
２シリンダが配設されていることを特徴とする請求項２
に記載の回転型液圧トランス。
【請求項４】第１および第２ピストンの先端面が突没方
向に垂直な平面をなしており、前記ケーシングの内周面
がこれら各ピストン先端面に摺動可能に密接しうる複数
の平面から構成されていることを特徴とする請求項２ま
たは３に記載の回転型液圧トランス。
【請求項５】前記ケーシングが第１軸線を中心とする軸
に枢支され、前記シリンダブロックが前記軸の途中に設
けられた第２軸線を中心とする偏心部に枢支されている
ことを特徴とする請求項２、３、または４に記載の回転
型液圧トランス。
【請求項６】前記同期機構が、前記シリンダブロックの
第２軸線に垂直な一方の端面に複数本突設したピンと、
前記ケーシングの前記シリンダブロックの両端面に摺動
可能に接する部位たるカバーの内面に設けられた複数の
断面円形の凹部とを具備してなるものであって、前記凹
部が、前記オフセット量および前記ピンの半径の和と同
じ半径を有するものであり、前記ピンに対応する部位に
これらピンに係合させるべく設けたものであることを特
徴とする請求項２、３、４、または５に記載の回転型液
圧トランス。
【請求項７】前記第１及び第２ピストンの先端面に圧力
ポケットが設けられ、基端面と流体的に連通されている
ことを特徴とする請求項２、３、４、５または６に記載
の回転型液圧トランス。
【請求項８】前記対をなす第１流通経路が、各一端を前
記偏心部外周面の対向する部位にそれぞれ開口させ各他
端を前記軸先端面にそれぞれ開口させるものであり、前
記対をなす第２流通経路が、各一端を前記偏心部外周面
の対向する部位にそれぞれ開口させ各他端を前記軸先端
面にそれぞれ開口させるものであることを特徴とする請
求項５、６または７に記載の回転型液圧トランス。