JPS5823506B2 - ラジアルプランジャ−型可変容量流体機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ケーシング内にカムリングを移動可能に支
持させ、ケーシングに回転自在に支持させたロータをカ
ムリング内におさめ、ロータの円周方向に間隔をおいて
放射伏に設けたシリンダにピストンを往復可能にはめこ
み、カムリングを移動させてケーシングおよびロータに
対して偏心量を与え、ロータの回転にともないピストン
と結合したピストンシューをカムリングのカム面を摺動
させることにより流体の吸入、吐出を行わせるラジアル
プランジャー型可変容量流体機械に関するものである。

まず、従来のラジアルプランジャー型可変容量流体機械
の一例を第１図および第２図により説明する。

ケーシング１２内には、ケーシング１２の内周壁に形成
した軸受面１３とそれの反対側に設けたスラスト軸受１
４との間を摺動できるようにカムリング１１がおさめら
れており、カムリング１１はケーシング１２に取付けた
ストッパ１７とストッパ１７の対称位置のケーシング壁
部に支持させた押圧ピストン１５とにより保持されてい
る。

ストッパ１７はカムリング１１の移動量（偏心量）を制
限するためのものである。

押圧ピストン１５はばね１６により押圧されている。

スラスト軸受１４は、ケーシング１２にボルト２２に固
定したスラスト受け１８のスラスト受面２０とカムリン
グ１１に形成したカムリング滑動面１′９との間に設置
されており、ケーシング１２とスラスト受け１８との結
合端面部間にはバッキング２１が取付けられている。

カムリング１１内には、通路２，３を設けた固定弁４に
支持させたロータ１が回転自在におさめられており、こ
のロータ１にはケーシング１２に支持させた回転軸（図
示してない）が結合されている。

ロータ１の円周方向には間隔をおいて複数のシリンダ５
が放射状に設けられており、各シリンダ５にはカムリン
グ１１のカム面を摺動させるピストンシュー８を結合さ
せたピストン１０が往復できるようにはめこまれている
。

ピストン１０には軸方向に通路９が設けられ、ピストン
シュー８には軸方向に通路６が設けられているとともに
通路６につらなる圧力室７が設けられている。

この流体機械のポンプとしての作動について述べる。

回転軸を介してロータ１を回転させると、ピストンシュ
ー８がカムリング１１のカム面を摺動しそれにともなっ
てピストン１０がシリンダ５内を往復動する。

この動作により、通路２から吸入された低圧流体が圧縮
されて高圧となり、高圧流体が通路３を経て吐出される
。

一方、高圧流体は、通路９，６を経て圧力室７に流入し
、ピストンシュー８とカムリング１１との接触面の面圧
を低減する。

ここで、第２図を参照して、上述の動作中にカムリング
１１に作用する力について説明する。

一般に、上述したような可変容量機構をそなえた流体機
械においては、弁の切替え時をピストンの上死点および
下死点からずらしである。

このずらし角度（以下傾き角という）をθとすると、第
２図に示すような力Ｆがピストン１０を介してカムリン
グ１１にかかる。

この力Ｆは、ピストン数とピストンの受圧面積とＧこよ
って決定される定数をＡ、ポンプ排出圧力をｐとすれば
、ｐ＝ｐＸＡで表わされ、スラスト受け１８方向の力ｆ
２ とカムリング１１の中心とロータ１の中心との偏心
量を零に戻そうとする力ｆ１（以下復元力という）とＥ
こ分解できる。

カムリング１１は、ポンプ排出圧力によって決まる復元
力ｆ１とば）１６のばね力との対応Ｅこより、スラスト
軸受１ 、軸受面１３間を滑動し、力がつり合った時譚
温、ある偏心量が決定される。

これによって、 圧力に応じた流量制御が自動的に行
われる。

半殻に傾き角θは機能上数度の値であり、したがって、
スラスト受け１８方向の力ｆ２は非常に大きくなる。

そのため、カムリング１１とスラスト受け１８のすべり
面の摩擦係数を低減させるため、コロを用いたスラスト
軸受１４を設けている。

この構造では、スラスト軸受１４のコロを介して力ｆ２
がスラスト受け１８にかかるため、スラスト受け１８は
硬度の高い材質にしなければならない。

また、スラスト受け１８を、油洩れを防止するためのバ
ッキング２１やボルト２２を使用してケーシング１２に
固定しなければならない。

このことにより、流体機械の構造が複雑になり、価格が
高くなる。

しかも、流体機械の吐出圧力の高圧化を図っている現在
では、高圧化のためにスラスト軸受１４の負荷に対する
耐久能力を増大させる必要がある。

このためには、スラスト軸受を大形にするとともに、ケ
ーシングを大形にしなければならない。

これは、流体機械を増付けるためのスペースが大きくな
ることであるため、適用できる機械の範囲が少なくなっ
てしまう。

また、ピストンシュー８とカムリング１１との摺動面に
発生する摺動抵抗が、カムリング１１の回転力として作
用し、カムリング滑動面とスラスト受は面２０との平行
度が損われ、スラスト軸受１４が均一に接触しなくなり
、偏摩耗が起こることによってスラスト軸受１４の寿命
の短縮を招く。

この発明は、吐出圧力に対応して吐出容量が変化する時
に、１ケーシングとカムリングとの摺動面に発生する面
圧を低減するとともに、ケーシングとカムリングとの摺
動面が常に均一に接触するようにすることによって、ケ
ーシングとカムリングとの摺動性を良くしたラジアルプ
ランジャー型可変容量流体機械を提供することを目的と
するものである。

この発明は、ケーシング内にカムリングを移動可能に支
持させ、ケーシングに回転自在に支持させたロータをカ
ムリング内におさめ、ロータの円周方向に間隔をおいて
放射状に設けたシリンダにピストンを往復動可能にはめ
こみ、カムリングを移動させてケーシングおよびロータ
に対して偏心量を与え、ロータの回転にともないピスト
ンと結合したピストンシューをカムリングのカム面を摺
動させること、により、流体の吸入、吐出を行わせるラ
ジアルプランジャー型可変容量流体機械において、ケー
シングのカムリングを支持する部分にスラスト光面を設
け、前記スラスト受面と接触するカムリングの部分に圧
力室を設け、その圧力室に前記シリンダ内の流体圧を間
欠的に伝えるための通路を前記ピストン、ピストンシュ
ーおよびカムリングに設け、圧力室の圧力によってカム
リングを押圧する力の作用点が、カムリングの中心から
ロータの回転方向と反対側の方に適宜の距離だけ常にず
れるように前記圧力室を設けたことを特徴とする。

つぎに、この発明によるラジアルプランジャー型可変容
量流体機械を第３図および第４図により・説明する。

両図において、第１図および第２図と同じ符号をつけた
ものは、同じもの、もしくは相当するものを表わす。

ケーシング３７の内周壁には、軸受平面３８とスラスト
受は平面３９とがたがいに対称位置に形成されている。

スラスト受は平面３９と接触するカムリング４１のカム
リング平面４０部には、シールランド４４に囲まれた圧
力室４５が設けられ、その圧力室４５はカムリング壁部
に設けた通路４３を介して、高圧負荷側におけるカムリ
ング内：部につらねられている。

すなわち、通路４３の一端は圧力室４５に開口し、他端
はカムリング４１の摺動面４２に開口している。

また、第４図に示すように、前記圧力室４５の中心位置
は、ピストンシュー８の摺動によりカムリング４１に作
用す。

る摺動抵抗による回転力に対応するように、カムリング
４１の中心Ｏからロータの回転方向と反対側の適宜の距
離ｔの位置に設定されている。

その他は第１図の構成と同様である。

このラジアルプランジャー型可変容量流体機械・がポン
プ作用を行うと、第２図に示すような復元力ｆＩ、スラ
ストカｆ２がカムリング４１に作用し、その復元力ｆ１
とばね１６のばね力とが対応し、カムリング４１が軸受
平面３８、スラスト受は平面３９間を滑動し、カムリン
グ４１に適宜な偏心量が与えられる。

この時、シリンダ５内の高圧流体は、通路９，６を介し
て圧力室７に導かれており通路４３上を圧力室７が通過
する際に高圧流体は通路４３を経て圧力室４５に流入す
る。

これにより、第２図に示すスラスト力ｆ２＝Ａ−ｐ−ｃ
ｏｓθに対応する逆向きの力ｆ３が、圧力室４５内の流
体圧によりカムリング４１に作用する。

ロータ１が回転すると圧力室７と通路４３とが遮断され
、通路４３はケーシング３７内に開放され、圧力室４５
内が低圧となり、力ｆ３が発生しなくなる。

さらに、ロータ１の回転が進むと、次に配列されたピス
トンシュー８の圧力室７と通路４３とが連通され、圧力
室４５内に圧力室７の圧力に対応した高圧が発生し、新
たに力ｆ３が発生する。

このように、ロータ１の回転にともない間欠的に力ｆ３
を発生させると、カムリング４１に微振動が与えられる
。

このことにより、間欠的にスラスト受は平面３９とカム
リング平面４０との接触面圧が減少した状態で、カムリ
ング４１の移動が円滑に行われる。

また、この時、ピストンシュー８とカムリング４１との
摺動抵抗による回転力と逆向きの回転力ｆ３×ｔがカム
リング４１に作用されるので、スラスト受は平面３９と
カムリング平面４０との摺動面が均一に接触されている
。

このことにより、シールランド４４からの圧力流体の漏
洩を微少に制限するとともに、カムリング４１の滑動を
より円滑にして、容量可変作用が良好に行われる。

なお、上述の圧力室および通路をカムリングの上下支持
部の両方に設けることにより、ポンプ・モータの正逆転
時両方ともに上記の作用が得られる。

以上説明したこの発明によれば、下記に列挙するような
効果が得られる。

（１） スラスト軸受が流体軸受の作用をするため、
スラスト受けを硬度の高い材質でつくらなくてもよく、
したがって、ケーシング自体に流体軸受の軸受平面を形
成することができ、構成を簡単にすることができる。

（２）シリンダ内の流体圧をピストンおよびピストンシ
ューを介して間欠的に流体軸受に導ひき、カムリングに
微振動を与えながらカムリングを移動させるようにして
いることによって、流体機械の容量変化を円滑に行うこ
とができる。

（３）カムリングのケーシングとの摺動部側に流体軸受
の圧力室を設け、その作用点をカムリングの中心からず
らし、カムリングの回転力に対抗するようにしたことに
より、軸受平面とスラスト受は平面との平行度を常に確
保でき、それによって軸受性能を向上することができる
とともに、流体軸受からの漏洩を少なくすることができ
る。

（４）流体軸受は機械自体の流体圧を利用し、軸受能力
が流体圧に対応して変化するので、流体機械の高圧化の
場合にもコンパクトで高寿命のラジアルプランジャー型
可変容量流体機械を安価に提供でき、かつ、円滑な容量
可変作用が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のラジアルプランジャー型可変容量流体機
械の一例を示す断面側面図、第２図は第１図の流体機械
の説明図、第３図はこの発明によるラジアルプランジャ
ー型可変容量流体機械の一実施態様を示す断面側面図、
第４図は第３図の一部を示す拡大図である。 １・・・・・・ロータ、４・・・・・・固定弁、５・・
・・・・シリンダ、６・・・・・・通路、７・・・・・
・圧力室、８・・・・・・ピストンシュー、９・・・・
・・通路、１０・・・・・・ピストン、１５・・・・・
・押圧ピストン、１６・・・・・・ばね、１７・・・・
・・ストッパ、３１・・・・・・ケーシング、３７・・
・・・・ケーシング、３８・・・・・・軸受平面、３９
・・・・・・スラスト軸受、４０・・・・・・カムリン
グ平面、４１・・・・・・カムリング、４２・・・・・
・摺動面、４３・・・・・・通路、４４・・・・・・シ
ールランド、４５・・・・・・圧力室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ケーシング内にカムリングを移動可能に支持させ、
   ケーシングに回転自在に支持させたロータをカムリング
   内におさめ、ロータの円周方向に間隔をおいて放射伏に
   設けたシリンダにピストンを往復動可能にはめこみ、カ
   ムリングを移動させてケーシングおよびロータに対して
   偏心量を与え、ロータの回転にともないピストンと結合
   したピストンシューをカムリングのカム面を摺動させる
   ことにより、流体の吸入、吐出を行わせるラジアルプラ
   ンジャー型可変容量流体機械において、ケーシングのカ
   ムリングを支持する部分にスラスト受面を設け、前記ス
   ラスト受面と接触するカムリングの部分に圧力室を設け
   、その圧力室に前記シリンダ内の流体圧を間欠的に伝え
   るための通路を前記ピストン、ピストンシューおよびカ
   ムリングに設け、圧力室の圧力によってカムリングを押
   圧する力の作用点が、カムリングの中心からロータの回
   転方向と反対側の方に適宜の距離だけ常にずれるように
   前記圧力室を形成したことを特徴とするラジアルプラン
   ジャー型可変容量流体機械。