JPH10512644A

JPH10512644A - 湾曲したライナーを備えた容積装置

Info

Publication number: JPH10512644A
Application number: JP8522152A
Authority: JP
Inventors: ペコラリ，フェリチェ
Original assignee: エッセ・ア・イソチエタアパレッキアツーレイドラウリケソチエタペルアツィオニ
Priority date: 1995-01-19
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 1998-12-02
Also published as: US5794514A; EP0805921A1; WO1996022463A1

Abstract

(57)【要約】駆動シャフトの端部の半円筒形表面（９）にて往復動するように結合されたスペーサ（１０）によって、ピストンの回転平面（Ｂ）に平行な平面（Ｃ）にてピストンがスライドできるようになっている、二重の径の孔（４、５）内の半円筒形スペーサ（３）によってピストンの下方部分（７、８）と前記端部との間に挟持された板バネ（６）が、運動または圧力の変動があっても接触を補償する。ピストンからのスラスト力を優勢な負荷として加えないようにした連接装置は、負荷伝達部品（６３、７９）が、ピストンの面積（６５、７７）よりも広い面積にわたって流体の圧力を受けるようになっている。補償されたリングを備えたシール装置は、少なくとも２つの内側の対称的突起（８６）を有するリング（８５）を含み、この突起の一方には、外側に向いた切り込み（８７）が設けられている。切り込みを有する突起が、切り込みを有しない突起によってカバーされるよう、対称軸線（ＳＭ）に対して鏡像位置に配置されたリングにより、１つのシート内に一対のリングが組み立てられている。これらリングは、分解できないが突起のゾーンおよび対称軸線から離間する位置にて、シート内での組み立てを容易にするようカット（８９）できる。

Description

【発明の詳細な説明】湾曲したライナーを備えた容積装置本発明は、ピストンからのスラスト力を大きな負荷として加えないようにした、軌跡を補正したピストンの連接装置、および剛性組立体であることに起因してライナーの傾斜したブロック内でこれと組み合わせて完全に１回転する間の４５ °、１３５°、２２５°および３１５°の中間回転角で生じる軌跡の誤差を、最大変位時の平均値に対してかなりの程度まで補償するための補償されたリング、すなわち湾曲したシリンダライナーを備えた容積装置のピストンを、相対的な回転支持体に接続する装置を備えたシール装置、ピストンに作用する流体のスラスト力を最小まで低減する、クランク機構または湾曲したライナーを備えた容積装置のピストンの連接装置、更に一般的な容積装置におけるライナーの摩耗および製造上の欠陥を解消する補償されたリングを備えた改良されたシール装置に関する。従来技術として、３つのタイプのピストンを開示した国際特許出願第ＰＣＴ／ＩＴ９２／００１３４号に記載されているような、湾曲したライナーを備えた容積装置のピストンがある。この出願では、吸熱エンジン、すなわち傾斜角の大きなガス状流体のためのピストンが、軌跡の曲率中心のまわりに放射状に配置されたガジオン（つぼ金）によってエンジンシャフトの端に結合されており、ピストンは、相対的支持プレートに強固に接続されており、ピストンは、このピストンのステムの軸線に位置する半球形ヘッドを備えたネジ上で往復動間隙を有する状態で剛性ステムと球形カップリングとを備える。従来技術として、ピストンとコンロッドとの間にガジオン、または球形カップリングを備えた公知のタイプのクランク機構を備えた容積装置のピストンの連接装置もある。しかし、従来の解決案は、コンロッドまたは支持要素に対し流体によって発生されたスラスト力を満足できるよう伝達できず、湾曲したライナーを備えた装置の場合、回転中間角度すなわち４５°、１３５°、２２５°および３１５°における軌跡の経路の誤差を同時に満足できるよう補償するには、ピストンの軌跡に対し接線方向に、すなわちラジアル方向と垂直に補正を行わなければならない。この補正と同時に、ピストンが湾曲したライナーの内側表面に対してスライドしないようにするためには、自由に往復動するピストンに作用する遠心負荷も補償しなければならない。このような湾曲したライナーの内側表面に対するスラスト運動は、シールリングの急速な劣化およびライナーの楕円状化の双方を生じさせる。軌跡の誤差と遠心負荷の結合した作用は、従来技術のピストンのいずれによっても補償できない。これらのいずれにも、少なくとも１つの往復動する要素、すなわちガジオン上のピストン、ピストン上のシールリングまたはステム上のピストンのヘッドが存在しており、これらは上記結合した作用に完全に逆方向に作用するものではない。前記解決案によって得られる湾曲したライナーを備えた容積装置は、往復動のために必要な間隙に起因して、湾曲したライナーの摩耗の程度が高く、流体シールの寿命が短く、ノイズレベルが過度に高くなっている。従来技術はすべての種類の材料の種々のタイプのシール、例えば別個の内側弾性要素による、またはその弾性特性に起因する間隙解消特性を有するスプリットリングも含むが、常にシール表面において各専用のシートに複数のリングをそれぞれ設置しなければならず、またはライナーとピストンとのカップリングの摩耗、または製造上の間隙を解消するための容量が限られている。従って、従来技術はクランク機構を備えた容積装置におけるシール装置、および連接装置を改良する上でかなりの限界があり、これまでの装置に関する固有な良好なバランスに起因し、更にピストンの側面と前記ライナーとが接触しない状態でのライナー内のピストンの運動の利用に起因し、湾曲したライナーを備えた容積装置の潜在的な能力の活用に関し、かなりの制限もある。かかる従来技術は、前記欠点を解消するためにかなりの改善の余地がある。上記より、技術的課題を解決せんという必要性が生じた。すなわち、回転軸線に対し径方向の変位を防止しながら、径方向の軸線での往復動および軌跡に対し接線方向の変位を、湾曲したライナーを備えた容積装置において、ピストンが実行できるようにする、それぞれのステムにピストンを連接する方法、流体のスラスト力をより直接に変換するよう、それぞれのステムに、またはクランク機構においてはコンロッドにピストンを連接する方法、摩耗が高レベルまたは製造間隙が大きい場合でも、ライナーの表面との接触を維持できるようにするシール装置が求められている。本発明は、ピストンの回転平面の外側であって、ピストンの回転軸線とライナーブロックの回転軸線との交点を中心とするように配置された平面内に位置するピストンのシールリングを備えた、湾曲したライナーを備えた容積装置のための、軌跡が補正されたピストンの連接装置であって、ピストンの瞬間的な軌跡に対する接線方向にスライド要素、または往復動要素を有し、更にピストンの質量に作用する遠心力を補償するよう、ピストンと相対的支持体との間でラジアル接触する要素を有することを特徴とする、ピストンの連接装置を提供することによって前記の技術的課題を解決するものである。さらに、ピストンの内部に位置するピストンの前記回転平面と死中心点にて平行な平面が、前記スライド要素を構成し、この平面の上でピストンの回転軸線に対して、径方向の軸線上で往復動される手段がスライドする。ピストンの回転平面と湾曲したライナーの軸線に対する接線と一致するピストン自体の軸線との交点に位置する、ピストンと結合された球面が前記往復動要素を構成する。ピストンの内側は、平行六面体状のスペーサと共にスライドするように結合されており、更にピストンは、エンジンシャフトの端部で往復動するように結合されており、スライド表面はピストンとシャフトの端部との間の往復動表面と接触し続けるように、ピストンに向いた凸状部分を備えた半円筒体により、前記ピストンの下方部分に作用する弾性要素が前記端部のラジアル孔内に挿入されている。弾性要素は、板バネから成り、この板バネの可撓性は適当な形状にされるか、または２つの直径を備えた前記ラジアル孔の配置の構成により制限され、このスプリングは、前記ピストンの下方部分内に組み立てられた内部の軸方向安全リングによって所定位置に維持される。平面がピストンの前記内側平面および湾曲表面上でスライドし、曲率のラジアル軸線を備え、ピストンに向いた凹状側面を備えた半円筒体によってピストンが柱状ステムに結合されており、前記ピストンは、半円筒体に一致する曲率中心を備え、軸方向の間隙を解消するスプリングの作用を受けて、係止リングによって所定位置に維持された内側の下方に突出する膨出部を有し、柱状ステムに対してピストンが傾斜できるよう軌跡に対する接線方向にピストンの内側側面が傾斜されている。中空球状ピストンは、球状支持体に結合されており、固定ネジのキャップによりスライドできるように支持体の所定位置に維持されており、環状ゾーンは、曲率中心に対して偏心した球面を有し、ネジは、中心孔をエッジを受け入れるための中間シャンクを有し、ピストンの下方伸張部は湾曲したライナーのブロックの半傾斜角度よりも大きいレーキ角を有し、好ましくはピストンは、プラスチックまたは使用される流体のタイプに適した他の同様な材料から製造される。ピストンは、このピストンの下方部分に位置する２つの畝部によって所定位置に維持された、柱状ステムの球状ヘッド上で往復動する球状支持体の表面を備え、前記２つの畝部は、これら畝部とヘッドとの間に位置する環状スプリングの突起に接触し、前記ヘッド内の２つの屈曲チャンバは突起および畝部に対応し、畝部の側面が組み立てを容易にするよう傾斜する。接線方向のピストンの側面の曲率は、ライナーの半径よりも小さい半径を有し、径方向には湾曲したライナーの曲率半径に等しい、大きい曲率半径および小さい曲率半径を有する。負荷伝達要素への球状カップリングを備えたピストンを備えた、湾曲したライナーを有する容積装置において、軌跡が補正されたピストンの連接装置と組み合わせた、または組み合わせない、ピストンからのスラスト力を優勢な負荷として加えないようにした容積装置のための連接装置において、ピストンが受ける面積よりも広い面にわたって、流体の圧力を負荷伝達要素が直接受け、半球形キャップを備えたリングを使用している時でも間隙を閉じるように前記ピストンと前記負荷伝達要素との間に弾性要素が挟持されている。ガス用の容積装置において、ピストンとライナーとの間のシールリングの位置は、負荷伝達要素を備えた球状カップリングの後方位置にある。液体のための容積装置において、ピストンとライナーとの間のシールリングの位置は、負荷伝達要素を備えた球状カップリングの後方位置にある。弾性要素は、好ましくはベルビーユワッシャーから成る。湾曲ライナーを備えた装置において、ラジアルスラスト力を補償するよう、球状カップリングおよびステム上の面取り部上のラジアル支持体によりピストンは、ピストン支持プレートに結合される。弾性復帰部を備えたリングを備えた、ピストンの連接装置と組み合わせた、または組み合わせない容積装置のための補償されたリングを備えたシール装置であって、前記リングは少なくとも２つの対称形の内側突起を有し、その突起の半分が外側に向かった切り込みを有し、切り込みを有する突起が切り込みを有しない突起によってカバーされるよう、対称軸線に対して特別に配置されたリングを備えた単一シート内に一対のリングが組み立てられており、これらリングは分解できないが、突起のゾーンおよび対称軸線から除くことができない位置にあるシート内での組み立てを容易にするよう破壊できるようになっている。主にリングの伸張部に突起が集中して配置されており、前記対称軸線にて偏心度が生じる。突起および切り込みの深さは、前記偏心度に比例する。低摩擦材料から成るライニングは、外径部に強固に係止される。湾曲したライナーを備えた容積装置のために本発明によって得られる利点は次のとおりである。すなわち、連接装置により間隙を自動的にできるだけ解消する限り、死中心点を通過する際に発生されるノイズを除くことができる。遠心力に対するピストン支持体の反作用によってライナーおよびシールリングの摩耗が解消できる。ライナーブロックに対するピストンの傾斜角をより大きくすることができるので、変位量のより大きい容積装置が得られる。可変および回転分布が存在している場合にバランスを改善することができる。ピストンに作用する径方向の慣性力を完全に補償できる。提案される種々の解決案により、必要な変位量および使用される流体に対してすべての設計条件を満足できる。更に、流体の圧力が加わる表面に応じ、流体の圧力を分散させることにより、ピストンにかかるスラスト力を低減し、往復動する表面にかかる負荷を低減できる。このように、より低い負荷を受けるシール、往復動表面およびピストンの寿命は長くなる。更に、互いに往復動する部品にかかる、より低い負荷は、摩耗を低減し、特殊な低摩擦材料を使用することなく機構の内部摩擦を大幅に低減し、容積装置の寿命をより長くできる。最後に次のような利点が挙げられる。すなわち、補償されたシール装置では、弾性解消するリングによりライナーの直径の変化を吸収し、かならずしも極めて小さい値ではない、ピストンとライナーとの間の製造公差を補償できる。シールリングでは摩耗が大きいが、低摩擦コーティングをしたリングを用いれば、摩耗を受けるのはライナーだけとなり、リングは組み立てカットを開ける前に、径の１％までの増加量を補償できる。切り込みを有する内側突起が、切り込みを有しない突起をカバーするように、最終的に重ねられるシールリングの対が、容積装置を作動させるために必要な流体シールを保証する。このシール装置は、ラビリンス装置のようには機能しないので、流体チャンバをかなり分離できる。この分離は、２つのリングの位置決めに起因する総合的なものであるからである。更に、リングはライナーの表面からの異物を除くよう正確なかき落とし動作を行う。添付図面の７つの図に、純粋に例として本発明のいくつかの実施例が示されている。添付図面のうち、図１は、ピストンを示す、図２のＩ−Ｉに沿った断面図である。図２は、上記連接装置を備えた吸熱エンジンまたはコンプレッサのための、ピストンを備えた湾曲したライナーの断面図である。図３は、第２実施例として説明される連接装置を備えた油圧装置のためのピストン−湾曲ライナーブロック群の直径方向の断面図である。図４は、ピストンと、ステムを備えたプレートの相対的部分とに限定された、図３のＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。図５は、ピストンの突起と係止リングとの接触ゾーンに限定された図３のＶ− Ｖに沿った断面図である。図６は、中低圧の油圧装置または空気圧装置に適した、本発明の第３実施例におけるピストン−湾曲ライナーブロック群の直径方向の断面図である。図７は、半径および偏心度を示す、中空球形体および偏心接触を有するピストンの断面図である。図８は、図７の拡大された詳細図Ｚである。図９は、ストロークの中間点における湾曲したライナー内の第４実施例におけるピストンの直径方向の断面図である。図１０は、ストロークの上死点および下死点における軌跡に対する接線方向の、図９のＸ−Ｘに沿った断面図である。図１１は、ストロークの中間点における、先の断面図に類似した図である。図１２は、球形支持体を備えたピストンの断面図である。図１３は、本発明によりスラスト力を優勢なな負荷として加えないようにした、連接装置を備えた油圧装置のためのピストン−湾曲ライナーブロック群の直径方向の断面図である。図１４は、ピストンおよび相対的なステムに限定された、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶに沿った断面図である。図１５は、本発明によりスラスト力を優勢な負荷として加えないようにした、連接装置を備えたクランク機構を有する容積装置の長手方向断面図である。図１６は、本発明に係わるピストン用シールリングの図である。図１７は、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩの部分断面図である。添付図面は、第１実施例における吸熱エンジン、すなわち空気圧装置のためのピストン１（図１）を示す。このピストンは、半回転ごとに図２の駆動シャフトの軸線Ａ２と一致する中心軸線Ａ１を有し、このピストンは、図１では上死中心点にあり、添付図面は更に駆動シャフトの端部２を示し、この駆動シャフトの上では２つの径を有する孔５の上部の小径部４内で回転自在に挿入された半円筒形スペーサ３により、平面Ｂと前記軸線Ａ１との交点にある軸線Ｂ１を中心にピストンが往復動するようになっており、大きな方の径を有する孔は、往復動軸線Ｂ１に対して偏心している。添付図面は更に、板バネ６を示しており、この板バネの中心部は、前記スペーサ３の平らな表面に接触し、外側は前記ピストンの下方部分８内に組み立てられた、孔のための安全リング７の両面に載っている。更に図面は、駆動シャフトの端部２の上部半円筒形表面９を示しており、この半円筒形表面には同じ軸線Ｂ１上で往復動結合しながら平面Ｂと平行に、かつ前記ピストンに対して内側の平面Ｃとスライドしながら接触する平行六面体スペーサ１０が設けられている。添付図面は更に、内側キャビティ１１と、シールリング１２と、軸線Ｂ１に直角な端部２の外側表面と、ピストンの内側壁との間の遠心力により生じる間隙１３（図２）を示しており、他方、反対側の表面１４とピストンとは接触している。図では更に、軸線Ｄを中心に回転する湾曲したライナーのブロック１５と、燃焼室１６と、外側ケーシング１７と、駆動シャフト１８とを更に示している。添付図面は更に、油圧用の第２実施例における駆動シャフト１９（図３）を示す。この駆動シャフトには、スプラインカップリング２１により、ピストン支持プレート２０がスプライン結合されており、図面は更に、前記駆動シャフトの軸線Ｆ２に直角な平面Ｅ内に含まれるラジアル軸線Ｅ１を中心に往復動結合する柱状のステムを備えたピストン２２と、Ｅ１の位置に対応する位置にて、平面Ｅと交差するピストンの中心軸線Ｆ１と、軸線Ｇを中心に回転する湾曲したライナーを備えたブロック２３と、前記ピストン２２の上部内側面、平面Ｅとスライド接触し、曲率中心として軸線Ｅ１を備えた半円筒形表面２６により、前記柱状ステム２４上で往復動する半円筒形スペーサ２５を備えたピストンの柱状ステム２４と、ベアリング２７と、油圧スラストを補償するためのステム２４、スペーサ２５およびピストン２２内に設けられた供給チャンネル２８と、係止リング３０と往復動結合し、次に前記ピストン支持プレート２０にスプライン結合されたピストン内の内側下方突起と、ライナーブロック２３と前記プレート２０との間の間隙をカバーするためのベルビーユワッシャー３１と、前記ピストン２２のシールリング３２と、軸線Ｅ１に直角なステム２４の外側表面とピストンの内側壁との間の遠心力の結果生じる間隙３３とを示しており、一方、反対側の表面３３のピストンとは接触している。図３は更に、前記軸線Ｅ１でもピストンの往復動を可能にする傾斜した側面３５（図４）と、前記リングとピストン２２の突起２９との間の曲率半径Ｌ（図５）も示している。添付図面は更に、スプラインカップリング３７により軸線Ｍ２を有する駆動シャフトに結合された第３実施例におけるピストン支持プレート３６（図６）と、ライナーブロック３８の回転軸線Ｎと、偏心接点を備えた中空の球形ピストン４０のための球形支持体３９とを示しており、前記球形支持体は、前記プレート３６にスプライン結合され、球形のキャップヘッドを備えたボルト４１によって固定されている。これらボルトおよびプレートは、油圧スラストを補償するためにドリルされている。ピストン４０の往復動球面が位置する平面Ｏと交差するピストンの対称軸線Ｍ１と、平面Ｏから距離Ｐだけ移動した前記ピストンの環状の偏心球形ゾーン４２と、ライナーブロック３８の半傾斜角度よりも大きいレーキ角を備えたピストン４０の上部中心孔４３と、前記中心孔４３のエッジを導入できるようにするためのボルト４１の中間シャンク４４と、ピストン４０の往復動する内側球体の径ＲＩ（図７）と、ボルト４１の球体キャップヘッドの内径と一致する外側球体の径ＲＥと、環状ゾーン４２の曲率中心の平面Ｏからの変位量Ｒと、前記偏心球形環状ゾーン４２の径Ｑと、前記ブロック３８の半傾斜角よりも大きいレーキ角を備えたピストンの下方部分４５と、ボルト４１の前記球形キャップを導入できるようにするピストン４０の外側球形表面と偏心環状ゾーン４２との間に設けられたフィレット（すみ肉）ＲＳとを更に示している。図面は最後に、第４実施例において先の実施例と共通な符号を有効にしたまま、下記を示す。すなわち、軸線Ｍを中心に回転するブロック４７内に設けられた湾曲したライナー４６（図６）と、柱状ステム５０の球形ヘッド上で往復動する球形支持体を備えたピストン４８と、油圧スラストを補償するための軸方向孔５１と、距離Ｐだけ前進され、往復動平面Ｏに対してＵの角度だけ傾斜された平面内に設けられたシールリング５２と、環状スプリング５４によりピストンのシェルフと前記ヘッド４９との間に係止され、球面との接触を維持する接触球面を備えたピストンの２つの下方のシェルフ５３と、角度Ｕの半分に対応するピストンの位置決め角Ｔと、ピストン４８を機械加工できるようにするためのシェルフの内面と、ベース面との間の角度Ｕの相補的角度Ｖとを示し、前記内面は、球面との接触に関連し、遠心力を補償する観点から、ピストンの柱状ステム５０の内側側面に当接している。添付図面は更に、部分的に接触する前記シェルフ上に載った環状スプリングの突起５５と、前記突起５５およびシェルフ５３に対応して環状スプリングの伸張部の屈曲チャンバ５６と、球状支持体を備えた前記ピストン上のシールリングのシート５７（図１２）と、組み立てを容易にするように傾斜した前記シェルフの側面５８と、軌跡に対する接線方向への球状支持表面を備えたピストンの側面の曲率半径Ｗを示している。径方向の半径は図９に示されており、ライナーの大小の曲率半径にそれぞれ等しくなっている。添付図面は更に、湾曲したライナーを備えた容積装置においてスラスト力を優勢な負荷として加えないようにした連接装置の場合のピストン−支持体プレート６１（図１３）も示している。このプレートは、図示していない駆動シャフトとカップリング６２によってスプライン結合されている。図面は更に、前記駆動シャフトの軸線Ｊ２に直角な平面Ｈに含まれる径方向の軸線Ｈ１を中心に往復動するピストン６５に結合されたステム６４の面取りされたヘッド６３と、対応して軸線Ｈ１を有する平面Ｈと交差するピストンの中心軸線Ｊ１と、軸線Ｋを中心に回転する湾曲したライナーを備えたブロック６６と、平面Ｈに球面接触し、軸線Ｈ１上ん前記ステム６４上で往復動する、ピストン６５がヘッドに結合しているするステム６４上の面取り部６７と、ピストン−支持体プレート６１および前記ベアリングのためのドリルされたボルト７０内に設けられた、供給チャンネル６９および軸方向のスラスト力を補償するベアリング６８と、ピストン−支持プレート６１の類似する表面と往復動結合する、ピストン６５の外側球面７１と、球状支持リングＳＡによってヘッド６３とピストン６５との間の間隙をなくすためのベルビーユワッシャー７２と、前記ピストン６５のシールリングの対７３と、軸線Ｈ１に直角なステム６４の外側表面とピストンの内側表面との間の遠心力から生じる間隙７４とを示しており、一方、反対側の表面６７とピストン６５とは接触している。図面は更に、前記軸線Ｈ１上でのピストンの往復動を可能にする内側側面の間の間隙７５（図１４）も示している。添付図面は更に、クランク機構を備えた容積装置の場合における直線状ライナー７６（図１５）も示している。このライナー内では環状シート、外側シールリング７８を備えた環状ピストン７７がスライドする。添付図面は更に、軸線ＭＡ上で回転クランクに接続され、偏心軌跡ＴＭを備えたコンロッド８０の組み立てられた球状脚部７９も示している。このクランクは、任意のタイプのものにすることができるので、図面には示されていない。図面は更に、接続部８３により前記ピストン７７に固定された下方リング８２の球面とステムを備えた軸線ＳＰ上のスライドカップリングを有する球状環状キャップ８１との間の間隙をなくすためのベルビーユワッシャー８４も示している。図面は更に、補償されたリングを備えたシール装置における、本発明に係わるシール８５（図１６）も示している。このシールリングは、切り込み８７を備えるか、または備えない内部突起８６を有する。図面は更に、２つの連続する突起８６の間の角度ＡＮと、前記突起の対称軸線ＳＭとを示している。幅ＩＢの切り込み８７は互いに対称的でない突起を備えたリングの伸張部内に形成されている。図面は更に、前記対称軸線ＳＭ上で偏心度Ｙを有する偏心した円周ＲＧから測定した切り込みのベースにおける半径ＲＴと、前記突起の半径ＲＢと、リング８５および突起８６の最も内側の部分の内径ＤＩに対し接線方向に長さＹだけ内側に偏心した直径ＤＥと、意図するライナーの公称直径に等しいリングの公称直径ＤＣと、分解できないシート内での組み立てを可能にするよう突起８６のゾーンから離間し、前記対称軸線ＳＭと一致しない状態に位置するよう形成されたシールリング内の破断部８９と、カバーを係止するためセレーションの設けられた表面を有する周辺中空部９１内の公称直径部におけるリングの外側面に載った低摩擦材料のカバー９０（図１７）を示している。上記連接装置の作動は次のとおりである。ピストンの回転平面（平面Ｂ、ＥおよびＯ）から接触ゾーン、従ってピストンとライナーとの間でシールを形成するゾーンが変位する。ライナーブロックおよびピストンの前記回転平面上に投影されるピストンの共通回転中心に向いた平面内にシールリング（１２、３２および５２）すなわち環状ゾーン４２が位置する。ピストンの軌跡に対し接線方向に線形補正した平面、すなわち第１実施例における平面Ｃ、第２実施例における平面Ｅ、第３および第４実施例におけるピストンの傾斜を若干変えた平面が存在しているので、ピストンの実際の位置を湾曲したライナーとピストンとの間のそれぞれの位置の組み合わせに適用することが可能となっている。往復動の補正角は小さいが、ライナーがストローク中心点を通過する際のライナーを傾斜するための往復動角度は、ライナーブロックによって達成できる最大傾斜の大きさの、より大きい値にする必要がある。前記回転は、第１実施例の場合、端部２の表面９の上で生じ、第２実施例では半円筒形スペーサ２５の表面上で生じ、中空球形ピストン４０または球形支持体４８を備えたピストンの往復動は、それぞれの球体３９または４９上で生じる。遠心力によりピストンに加わる径方向の負荷は、内側側面１４、３４にてステムに前記ピストンの表面が接触し、反対の外側面でピストンのステムと前記ライナーとの間、およびピストンと前記ライナーとの間の双方に間隙１３、３３を残すことにより補償される。プラスチックまたは同様な材料から製造された中空の球形ピストンに加わる負荷は、質量が小さいことにより極めて小さく、更に球形支持体３９との広範な接触面により、前記遠心力は効果的に作用することができなくなっている。上記のように、第４実施例では、ピストン４８は二重接触すなわち球形ヘッド４９上での接触とシェルフ５３と柱状ステム５０の内側部分との接触の双方により、ピストン４８が支持されている。基本部品、すなわち板バネ６と、ベルビーユワッシャー３１と、リングスプリング５４は、ピストンの相対的位置を各往復動面に接触するように維持し、ピストンの分離を防止し、回転またはスラスト力の向きが反転する時にノイズが生じるのを防止している。図１３および図１４における湾曲したライナーを備えた容積装置の場合の、ピストンからのスラスト力を優勢な負荷として加えないようにした上記連接装置の作動は次のとおりである。ピストンの回転平面、すなわち平面Ｈから接触ゾーン従ってピストンとライナーとの間のシールを形成するゾーンが変位する。シールリング７３は、ピストンの前記回転平面Ｈに対する後方位置にてライナーブロックおよびピストンの共通回転中心に向いた平面に位置する。ピストンとライナーとの間には、かなりの公差が残されているので、平面Ｈにおいて前記回転角４５度、１３５度、２２５度および３１５度においてピストンの軌跡に対し接線方向の線形補正が行われ、一方、ステム６４のヘッド６３とピストン６５の内側球面との間にシールが生じる。この補正量は小さいが、シールリング７３のペアが位置するピストン６５の下方部分ではかなりの往復動が生じ、この往復動量は、回転軌跡に対し接線方向のピストンとステム６４との間の間隙７５によって補償される。遠心力に起因し、湾曲したライナーを備えた装置のピストンにかかる径方向の負荷は、ステム６４のレベル６７に前記ピストンの内側表面を接触させ、反対の外側でピストンのステムと前記ライナーとの間および前記ピストンと前記ライナーとの間の双方に間隙を残すことによって補償される。ベルビーユワッシャー７２は、それぞれのピストン６５を、常にピストン支持プレート６１の対応する球形シートに接触させ、回転またはスラスト力の方向の向きが反転する際のノイズの発生を防止する。このように流体のスラスト力は、ほとんどはステム６４のヘッド６３に作用し、一部は圧力を受ける環状クラウンの表面にのみに限定されたピストン６５にしか作用しない。シールリング７３は、より下方に位置決めされているので、流体の圧力によりピストン６５とヘッド６３の球形表面との内部シールを助ける。この結果、流体によって発生されるスラスト力は、その効果を利用する部品に直接伝えられる。すなわち、それぞれのステムにより、ピストン−支持プレート６１に強固に固定されている前記ヘッド６３により、ピストン−支持プレート６１に直接伝達される。球面７１における往復動を助ける前記ピストン６５が受けるスラスト力は最小であり、ピストン、ライナーおよびシールリングの摩耗を更に増すことなく最大の作動圧でも軌跡を補償し、絶対的な流体のシールをしながらピストンを作動させることができる。クランク機構を備えた容積装置のための連接装置の作動は類似している。すなわち、環状ピストン７７はコンロッド８０の組み立てられた球形脚部７９上で往復動し、その下方部分にてスプリング８４の作用を受ける環状球形キャップ８１は、環状ピストン７７に強固に接続された下方リング８２に対する間隙をなくす。圧力を受けるコンロッドの表面は、ピストン７７の環状自由表面よりもかなり広いので、支持される相対的負荷のかなりの差により、コンロッドの組み立てられた球形脚部７９とピストン７７との間のシールが前記球面で生じ、流体の圧力により環状ピストン７７および球面で生じるシール作用は高められているので、コンロッドの長さおよび偏心軌跡ＴＭによって決まるコンロッド８０の往復動角に等しい脚部７９とピストン７７との間の往復動は、作動と妥協するものではない。圧力のない作動中または負圧のある作動中に、設計上の間隙または起こり得る摩耗を吸収するスプリング８４および球形環状キャップ８１は、ノッキングおよび振れを防止する。本発明に係わる補償シールリングの組み立ては次のとおりである。１つのリングの切り込み８７が、切り込みのない他方のリングの突起８６に対応するよう、軸線ＳＭに関して鏡像位置に配置された類似するリングを備えたシート内に、距離Ｙだけ偏心した突起８６を備えたリング８５を挿入する。分解できないシート内への挿入は、突起と反対のリング部分に設けられたカット部８９によって可能となる。シールリング８５の対の回転角方向の位置決めは、偏心度Ｙおよびピストン内のシートの対応する偏心度によって補償される。その後、リングの直径ＤＣとライナーの有効径との間の若干の干渉を克服することにより、リング８５の対を備えたピストンを挿入できる。直径を若干縮小するのに必要な収縮は、弾性要素として作動する切り込み８７を設けた突起８６内で生じる。対になったリングの双方は収縮するが、鏡像位置に配置された切り込み８７を有する、または有しないそれぞれの突起８６の往復動するカバーが影響されることはない。偏心されず、全内径に沿って突起が配置されたシールリングの組み立ては同様に行われるが、シールリングの対の回転を防止するための手段を設けなければならない。その理由は、切り込み８７が設けられた突起８６と、切り込みを有しない突起８６とを結合させながら、常に鏡像位置に重ね続けなければならないからである。シールリング８５の外径部ＤＣ上での間隙および摩耗の解消は、前記干渉を有する組み立てに起因する収縮を縮小することによって行われる。摩擦の少ない材料を備えたカバー９０は、ライナーおよびシールリングの摩耗を極めて小さい値に低減し、極めて限定されていない公差を有する場合でも長時間の寿命を可能にする。実際に、材料、寸法および作動上の細部は、表示した内容と異なっていても、本発明は技術的な均等物に適用できる。例えばシールリング（１２、３２、５２）の変位量Ｐは、可変および回転分布する油圧の伝達をより正確にバランスさせるために、ピストンの回転平面Ｂ、ＥまたはＯに対して負、すなわち反対方向にすることができる。更にコンロッド８０の球形脚部７９およびコンロッド自体は、公知の態様で軽量化し、往復動する質量を低減することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ【要約の続き】び対称軸線から離間する位置にて、シート内での組み立てを容易にするようカット（８９）できる。

Claims

【特許請求の範囲】１．ピストンの回転平面（Ｂ、Ｅ、Ｏ）の外側であって、ピストンの回転軸線とライナーブロックの回転軸線との交点を中心とするように配置された平面内に位置するピストンのシールリング（１２、３２、５２）を備えた、湾曲したライナーを備えた容積装置のための、軌跡が補正されたピストンの連接装置であって、ピストンの瞬間的な軌跡に対する接線方向にスライド要素（１０、Ｃ、２５、Ｅ）または往復動要素（４２、４８）を有し、更にピストンの質量に作用する遠心力を補償するよう、ピストンと相対的支持体との間でラジアル接触する要素（１４、３５、５３）を有することを特徴とする、ピストンの連接装置。２．ピストン（１、２２）の内部に位置するピストンの前記回転平面（Ｂ、Ｅ）と死中心点にて平行な平面（Ｃ、Ｅ）が前記スライド要素を構成しており、この平面（Ｃ、Ｅ）の上でピストンの回転軸線に対して、径方向の軸（Ｂ１、Ｅ１）上で往復動される手段（１０、２５）がスライドするようになっていることを特徴とする、請求項１記載の、軌跡が補正されたピストンの連接装置。３．ピストンの回転平面（Ｏ）と湾曲したライナーの軸線に対する接線と一致するピストン自体の軸線（Ｍ１）との交点に位置する、ピストンと結合された球面（３９、ＲＩ、４９、ＲＩ）が前記往復動要素を構成することを特徴とする、請求項１記載の、軌跡が補正されたピストンの連接装置。４．ピストンの内側は、平行六面体状のスペーサ（１０）と共にスライドするように結合されており、更にピストンは、エンジンシャフト（２）の端部で往復動するように結合されており、スライド表面（Ｃ）がピストン（１）とシャフト（２）の端部との間の往復動表面（９）と接触し続けるように、ピストンに向いた凸状部分を備えた半円筒体（３）により、前記ピストンの下方部分（８）に作用する弾性要素（６）が、前記端部のラジアル孔（４）内に挿入されていることを特徴とする、請求項１、２のいずれかに記載の、軌跡が補正されたピストンの連接装置。５．弾性要素が板バネ（６）から成り、この板バネの可撓性は、適当な形状にされるか、または２つの直径（４、５）を備えた前記ラジアル孔（４）の配置の構成により制限され、このスプリングは、前記ピストンの下方部分（８）内に組み立てられた内部の軸方向安全リング（７）によって所定位置に維持されることを特徴とする、請求項４記載の、軌跡が補正されたピストンの連接装置。６．平面が、ピストンの前記内側平面（Ｅ）および湾曲表面（２６）上でスライドし、曲率のラジアル軸線（Ｅ１）を備え、ピストンに向いた凹状側面を備えた半円筒体（２５）によってピストン（２２）が柱状ステムに結合されており、前記ピストンは、半円筒体に一致する曲率中心を備え、軸方向の間隙を解消するスプリング（３１）の作用を受けて、係止リング（３０）によって所定位置に維持された内側の下方に突出する膨出部（２９）を有し、柱状ステム（２４）に対してピストンが傾斜できるよう軌跡に対する接線方向に、ピストンの内側側面（３５）が傾斜されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の、軌跡が補正されたピストンの連接装置。７．中空球状ピストン（４０）が球状支持体（３９）に結合されており、固定ネジのキャップ（４１）によりスライドできるように支持体の所定位置に維持されており、環状ゾーン（４２）が曲率中心に対して偏心した球面（Ｒ）を有し、ネジが中心孔（４３）のエッジを受け入れるための中間シャンク（４４）を有し、ピストンの下方伸張部（４５）が、湾曲したライナーのブロックの半傾斜角度よりも大きいレーキ角を有し、好ましくはピストンが、プラスチックまたは使用される流体のタイプに適した他の同様な材料から製造されることを特徴とする、請求項１または３記載の、軌跡が補正されたピストンの連接装置。８．ピストンが、このピストンの下方部分に位置する２つの畝部（５３）によって所定位置に維持された、柱状ステム（５０）の球状ヘッド（４９）上で往復動する球状支持体（４８）の表面を備え、前記２つの畝部が、これら畝部とヘッドとの間に位置する環状スプリング（５４）の突起（５５）に接触し、前記ヘッド内の２つの屈曲チャンバ（９６）が突起および畝部に対応し、畝部の側面が、組み立てを容易にするよう傾斜（５８）することを特徴とする、請求項１、３〜７のいずれかに記載の、軌跡が補正されたピストンの連接装置。９．接線方向のピストンの側面の曲率が、ライナーの半径よりも小さい半径（Ｗ）を有し、径方向には湾曲したライナー（４６）の曲率半径に等しい、大きい曲率半径、および小さい曲率半径を有することを特徴とする、請求項１、３、８のいずれかに記載の、軌跡が補正されたピストンの連接装置。１０．負荷伝達要素（６４、８０）への球状カップリングを備えたピストンを備えた、湾曲したライナーを有する容積装置において、軌跡が補正されたピストンの連接装置と組み合わせた、または組み合わせない、ピストンからのスラスト力を優勢な負荷として加えないようにした容積装置のための連接装置において、ピストンが受ける面積（６５、７７）よりも広い面にわたって流体の圧力を負荷伝達要素が直接受け（６３、７９）、半球形キャップ（ＳＡ、８１）を備えたリングを使用している時でも間隙を閉じるように、前記ピストンと前記負荷伝達要素との間に弾性要素（７２、８４）が挟持されたことを特徴とする、容積装置のための連接装置。１１．ガス用の容積装置において、ピストンとライナーとの間のシールリング（７３、７８）の位置が、負荷伝達要素を備えた球状カップリング（６３、７９）の後方位置にあることを特徴とする、先の請求項に記載の、ピストンからのスラスト力を優勢な負荷として加えないようにした、容積装置のための連接装置。１２．液体のための容積装置において、ピストンとライナーとの間のシールリング（７３、７８）の位置が、負荷伝達要素を備えた球状カップリング（６３、７９）の後方位置にあることを特徴とする、請求項１０記載の、ピストンからのスラスト力を優勢な負荷として加えないようにした容積装置のための連接装置。１３．弾性要素が、好ましくはベルビーユワッシャーから成ることを特徴とする、請求項１０記載の、ピストンからのスラスト力を優勢な負荷として加えないようにした、容積装置のための連接装置。１４．湾曲ライナーを備えた装置において、ラジアルスラスト力を補償するよう、球状カップリング（７１）およびステム上の面取り部（７７）上のラジアル支持体により、ピストン（６５）がピストン支持プレート（６１）に結合されていることを特徴とする、請求項１０、１１、１２または１３のいずれかに記載の、ピストンからのスラスト力を広く負荷としてかけないようにした、容積装置のための連接装置。１５．弾性復帰部を備えたリングを備えた、前記請求項のピストンの連接装置と組み合わせた、または組み合わせない容積装置のための補償されたリングを備えたシール装置であって、前記リング（８５）が、少なくとも２つの対称形の内側突起（８６）を有し、その突起の半分が、外側に向かった切り込み（８７）を有し、切り込みを有する突起が、切り込みを有しない突起によってカバーされるよう、対称軸線（ＳＭ）に対して特別に配置されたリングを備えた単一シート内に一対のリングが組み立てられており、これらリングは分解できないが、突起のゾーンおよび対称軸線から除くことができない位置にあるシート内での組み立てを容易にするよう破壊（５）できるようになっていることを特徴とするシール装置。１６．主にリングの伸張部に突起が集中して配置されており、前記対称軸線（ＳＭ）にて偏心度（Ｙ）が生じることを特徴とする、先の請求項に記載の、補償されたリングを備えたシール装置。１７．突起および切り込み（ＩＢ、ＲＩ）の深さ（ＲＢ）が、前記偏心度（Ｙ）に比例することを特徴とする、請求項１６記載の、補償されたリングを備えたシール装置。１８．低摩擦材料から成るライニング（９０）が、外径部（ＤＣ）に強固に係止（９１）されていることを特徴とする、請求項１６または１７記載の、補償されたリングを備えたシール装置。