JPS61185685A - 液圧機関 - 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、静圧タイプの流体ポンプまたは流体モータと
して使用される回転形の液圧機関に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種回転形液圧機関、つまり静圧タイプの回転
形流体ポンプ／モータには、入力軸の回転力をピストン
やプランジｆ等の直線力に変換したり、ピストン等の直
線力を出力軸の回転力に変換するためのカム機構やリン
ク機構等のメカニズムが採用されている。そのため、こ
のようなものでは、構成部品間に強力な押付力やこじれ
力等が作用することになるため、潤滑油の油性や粘性に
よる油膜のくさび作用に依存するベアリング部やボール
、ころ等のころがシ作用に依存するベアリング部の存在
が不可欠である。したがって１作動流体としては適度の
粘性°を有した油等を使用することが必要となる。すな
わち、水あるいはそれに近い粘性の作動流体では円滑な
運転を行なわせることが困難であり機器の寿命がきわめ
て短いものになるという不都合があるため、使用し得る
作動流体の種類が限られるという欠点がある。また。

ころがり軸受を使用したものでは、該軸受の疲労寿命に
よって機器全体の寿命が左右されるので耐久性の向上を
図るのが難しく、また、ころがり軸受は比較的高張るた
め機器の小形化あるいは軽量化が困難であるという問題
もある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、入力軸の回転力をピストン等の直線作動力に
変換したり、ピストン等の直線作動力を出力軸の回転動
力に変換するだめの機械的な動力変換機構の存在に起因
して発生する問題点、すなわち９作動中に構成部品間に
強力な押付力やこじれ力等が作用するために作動液の種
類が限定されたり１機関全体の耐久性を向上させるのが
困難になるという問題点を根本的に解消することを目的
としている。

〔問題点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、ｍ械的な動力
変換機構１ｆｒ：廃し、ピントルに外嵌したトルクリン
グ罠入出力トルクに対応する偶力を作動液の静圧によ！
ｌｌ直接的に発生させ得るように構成したことを特徴と
する。

すなわち、特許請求の範囲第１項に記載された発明に係
る液圧機関は９機関軸心部に対して偏心させて配設した
ピントルと１円周方向に等配に設けた複数の内方静圧軸
受機構を介して前記ピントｆｉ／に外嵌されその外周の
前記各内方静圧軸受機構に対応する部位にピストン摺動
面をそれぞれ形成したトルクリングと、このトルクリン
グの外周囲でありて機関軸心に同心でかつ機関のハウジ
ング内に回転自在忙配置され前記各ピストン摺動面に対
向する部位にそれぞれシリンダ穴を有したシリンダリン
グと、このシリンダリングの各シリンダ穴にスライド可
能に嵌挿されその先端を外方静圧軸受機構を介して対応
するピストン摺動面にそれぞれ係接させた複数のピスト
ンと、前記各シリンダ穴内に形成され前記トルクリング
と前記シリンダブロックとの同期回転に伴う前記各ピス
トンの突没動作によ・りその容積が増減する液室と、こ
れら各液室を対応する各内方静圧軸受機構および外方静
圧軸受ｔａ構に連通させる液圧導通路と、容積増大側の
領域を通過中の液室および容積減少側の領域を通過中の
液室にそれぞれ連通ずる対をなす給排糸路とを具備して
なり、＠記内方静圧軸受機構に導入される作動液の静圧
と、前記外方静圧軸受機構に導入される作動液の静圧と
てよって、前記トルクリングに入出力トルクに対応する
偶力を発生させるように構成したことを特徴とする。

また、特許請求の範囲第２項に記載された発明Ｋかかる
液圧機関は９以上の構成に加え、前記ピントｙ軸心を機
関軸心に対して偏位可能に支承するとともに、このピン
トルを容量調整機構てより移動させて前記ビン）Ａ／の
機関軸心に対する偏心量を調節することによって、ポン
プまたはモータとしての容量を調節し得るようにしたこ
とを特徴とする。

〔作用〕

このような構成によれば、！ず・モータとして使用する
場合には、一方の給排経路（Ｃ高圧の作動液を供給する
とともに、他方の給排経路をタンクに接続することＫよ
って、前記トルクリングに回転トルクを発生させること
ができ、該トルクリングおよびシリンダリングが同期回
転する。すなわち、この場合、前記一方の給排経路に対
応する一方の領域を通過中の液室は、前記トルクリング
の回転に伴なってその容積が漸次増大し、他方の領域を
通過中の液室ば、その容積が漸次減少する。

そして、前記一方の領域を通過中の液室に連通する内方
静圧軸受機構と外方静圧軸受機構とにそれぞれ導入され
る高圧作動液の静圧によって・前記トルクリングに偶力
が発生し、この偶力によって該トルクリングが回転する
。

また、ポンプとして使用する場合には、外力により前記
トルクリングを回転駆動する。これＫより、いずれか一
方の領域を通過中の液室は、前記トルクリングの回転に
伴なってその容積が漸減し。

他方の領域を通過中の液室は前記シリンダリングの回転
に伴なってその容積が漸増する。そのため。

前記他方の領域に対応する他方の給排糸路から吸込まれ
た作動液が前記一方の領域において昇圧され、その一方
の領域に対応する給排糸路から吐出される。そして、前
記一方の領域を通過中の液室に連通する内方静圧軸受機
構と外方静圧軸受機構とにそれぞれ導入される高圧作動
液の静圧によって、前記トルクリングに偶力が発生し、
この偶力が該トルクリングに加えられる外力と釣り合う
。

〔実施例〕

以下９本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

゛第１図は１本発明に係る液圧機関の半裁断面図であり
、＠２図は第１図におけるｌ−１線に沿う断面図である
。これらの図面に示されるように。

この液圧機関は９機関軸心部ｎ１に対してピントル１を
その軸心を偏位可能に配置している。すなわち、ハウジ
ング２の背壁２ａの中心部にピントルの径より大径の凹
部が形成されこの凹部にピント／Ｉ／１が上下偏位可能
に支承されている。２Ａはピントル１の右方端面に形成
されたアリ溝式スライド機構である。前記ハウジング２
の背壁２ａ部に。

機関軸心ｍに対する偏心量ｄを調節するための容量調整
機構２１を設けているう容量調整機構２１は、軸心方向
の移動を禁止された状態で前記背壁２ａと平行に配設さ
れた送りねじ２２を有し、このねじ２２がピント／ｖ１
に嗅合している。２３はこの背壁２ａに穿設された孔で
ある。さらにこの調整機構２】には減速機構２４を介し
て前記送りねじ２２を回転させ前記ピント／Ｉ／１を螺
合進退させるステッピングモータ２５とを具備している
が。

前記ステッピングモータ２５を適宜、正逆回転させるこ
とによって前記ピントル１の機関軸心ｍＫ対する偏心量
をセロを含む所望の値に調節し得るようになっている。

図示の状態ではピントル１の軸心ｎは機関の軸心ｍに対
して偏位量ｄだけ偏位している。ピント／ｌ／１には円
周方向に等配に設けた複数の内方静圧軸受機構４を介し
てトルクリング５を回転可能に外嵌している。

トルクリング５は、その外周の前記各内方静圧軸受機構
４に対応する部位に平面状のピストン摺動部６を形成し
てなる多角柱状のものであり、その一端側はハウジング
２外に延出する入出力軸７に伝動されるよう構成しであ
る。すなわち、トｙクリング５の左端には凹部が設けら
れていてその内側に内歯５Ｓが形成されている。他方入
出力軸７の右方端にも同様に内歯７Ｓが形成されている
。

３はこの両歯５Ｓ、７Ｓに噛み合う歯車１０と１６を両
端に備えた伝動軸である。このような伝動機構はトルク
リング５がピント／Ｉ／１と同様機関軸心ｍに対して偏
位するからである。また、前記内方静圧軸受機構４は、
前記トルクリング５の内周に圧力ポケット８を形成し、
この圧力ポケット８内に圧液を導入し得るようにしたも
のである。また。

前記トルクリング５の外周囲には１機関軸心ｍと同心で
かつハウジング２内に回転自在のシリンダリング９を遊
嵌状態に配設している。このシリンダリング９は、厚肉
円筒体状のもので、前記各ピストン摺動面６に対向する
部位にそれぞれシリンダ穴１１を開口させている。そし
て、これら各シリンダ穴１１に、ピストン１２をスライ
ド可能に嵌合させ、これら各ピストン１２の先端面１２
ａを外方静圧軸受機構１３を介して対応する各ピストン
摺動面６に係接させている。外方静圧軸受機構１３は、
前記ピストン１２の先端面１２ａに圧力ポケット１４を
形成し、この圧力ポケット１４内に圧液を導入し得るよ
うにしたものである。なお、前記トルクリング５と前記
シリンダリング９とはオルダム軸継手１５を介して同期
回転可能に連結されている。ハウジング２に対してシリ
ンダリング９は複数の第３静圧軸受機構１７を介して回
転可能に嵌合させである。第３の静圧軸受機構１７は、
前記シリンダリング５の外周に圧力ポケット１８を形成
し、この圧力ポケット１８内に圧液を導入し得るように
したものである。前記の容量調整機構２１によりピント
ル１の偏心量を変化させることによって、ポンプまたは
モータとしての容量を変化させる。すなわち、前記シリ
ンダリング９のシリンダ穴１１内には、前記トルクリン
グ５と前記シリンダリング９との同期回転の伴う各ピス
トン１２の突没動作によりその容積が増減する液室２６
が形成されており、前記偏心量を変えること忙よって、
１周期あたシの各液室２６の容積増減量が変化するよう
になっている。

そして、これら各液室２６と、対応する各静圧軸受機構
４．１３．１７とを連通させる液圧導通路２７を設ける
とともに、前記ビン）／Ｌ’ｌＫ″対をなす給排糸路２
Ｂ、２ｇを設けている。給排糸路２８．２９はハウジン
グ２の背壁２ａＫ穿殺された通孔２Ｋを介して外部に取
シ出されている。通孔にはピントル１が偏位できるよう
大きく形成されている。液圧導通路２７は、前記トルク
リング５に穿設され前記内方静圧軸受機構４と前記外方
静圧軸受機構１３とを連通させる第１ボート３１と、前
記ピストン１２の軸心部に穿設され前記外方静圧軸受機
構１３と前記液室２６とを連通させる第２ボート３２と
、前記シリンダリング９に穿設され前記液室２６と前記
第３の静圧軸受機構１７とを連通させる第３ポート３３
とから構成されている。また、一方の給排糸路２８け９
機関軸心すなわちシリンダリング９の軸心ｍとピント／
ｌ／１の軸心ｎとを含む仮想分割面Ｑの第２図中右側に
存在する領域Ａを通過中の液室２６に対する作動液の給
排を行なうためのもので、前記ピント／Ｌ／１の内部に
設けた幹ポート３４と、この幹ポート３４を該ピントル
１の外周面に開口させる複数本の枝ポート３５から構成
されている。また、他方の給排糸路２９は、前記仮想分
割面Ｑよりも第２図中左側に存在する領域Ｂを通過中の
液室２６に対する作動液の給排を行なうためのもので、
前記ピントル１の内部に設けた幹ポート３６と、この幹
ポート３６を前記ビン）／Ｌ’ｌの外周面に開口させる
複数本の枝ボート３７とから構成されている。

なお、１９．２０は前記入出力軸７をハウジング２に対
し補助的に支承する軸受である。また。

３８は固定具を示している。

次いで、この実施例の作動を説明する。

まず、液圧モータとして使用する場合には、高圧の作動
液を０例えば、第１の給排糸路２８を通して第１領域Ａ
に存在する液室２６に供給する。

そして、ピント／Ｉ／１の軸心ｎを機関軸心ｍに対して
図のように所要距離ｄだけ偏心させる。そうすると、第
３図に示すように前記第１領域Ａにおいて、内方静圧軸
受機構４の圧力ポケット８に導入された作動液の静圧に
よってトルクリング５に作用する力ｐａの作用線が、対
応する外方静圧軸受峨構１３の圧力ポケツ１−１４に導
入された流体の静圧によって前記トルクリング５に作用
する力ｐｂの作用線に対して偏位することになり、前記
の力ＦａとＦｂとは、大きさが等しく方向が反対で互い
に平行に働く二つの力、つまり、偶力となる。

しかも、第３図に示すようにトルクリング５の複数個所
に発生する各偶力Ｆａ、Ｆｂは、前記トルクリング５を
それぞれ同一方向に回転させるように働く。したがって
、前記トルクリング５は９作動液から直接偶力ｐａ、ｐ
ｂを受け、それによって矢印Ｘ方向に回転することにな
る。すなわち９図示例の場合には、前記各偶力Ｐ”ａ、
Ｆｂの大きさをＦ。

作用線間の距離をＬｌ　、　Ｌ２　、Ｌｍとすると、前
記トルクリング５に作用するモーメントＭは、Ｍ＝Ｆ（
ＬＩ＋Ｌ２＋Ｌｌ　）となり、このモーメントＭによっ
て前記トルクリング５がピントル１およびハウジング２
に対して回転する。そして、この場合。

第１領域ＡＫ存在する液室２６は、前記トルクリング５
の回転に伴って漸次容積が増大し、第２領域Ｂに存在す
る液室２６は漸次容積が縮小するため、高圧の流体は第
１の給排糸路２８全通して第１領域Ａを通過中の液室２
６内に逐次流入し、仕小をし終った流体は、第２領域Ｂ
を通過中の液室２６から第２の給排糸路２９を通して逐
次ハウジング２外に排出されることになる。なお、かか
る状態から、前記ピントル］を、その軸心ｎが機関軸心
ｍと一致する中立位置まで摺動させると前記力Ｆａ、Ｆ
ｂの作用線間の距＠　Ｌｌ　、　Ｌ２　、　Ｌｌがそれ
ぞれ零になるため、前記トルクリング５に作用するモー
メントが消勢し、出力が零になる。また。

前記ピン）／し１を中立位置を越えて図示例とは逆の方
向に偏心させると、前記偶力Ｆａ、Ｆｂの作用線間の距
離Ｌ＋　、Ｌｚ　ｅＬ富がそれぞれマイナスになるため
、前記トルクリング５が逆転することＫなる。

なお、第４図は、トルクリング５に静圧によるトルりが
直接的に発生する原理を説明するだめの説明図である。

すなわち、偶力（Ｆａ　、Ｆｂ　）をその作用線に沿っ
て、トルクリング５の中心ｎを等配に挾む図示位置にま
で移動させ、それを偶力（Ａ、　、　ｎ　）とする（　
ｐａ＝４．Ｆｂ三Ｂ）。そして。

この偶力（Ａ、Ｂ）と直交する仮想の偶力（Ｃ９Ｄ）と
、この偶力（Ｃ、Ｄ）を打ち消し得る偶力（Ｅ、Ｆ）を
図示している。この図から明らかなように、力（Ｃ＋Ｂ
　）と力（Ａ＋Ｄ）とは大きさが等しく方向が正反対で
ある。つまり、（’Ｃ＋Ｂ）＋（Ａ＋Ｄ）＝Ｏとなる。

故に、偶力（Ａ、Ｂ）＋偶力（Ｃ，Ｄ）：Ｏである。一
方、前述したように、偶力（Ｃ，Ｄ）十偶力（Ｅ、Ｆ）
三〇である。したがって、偶力（Ａ　、　Ｂ　）：偶力
（Ｅ、Ｆ’）なる関係が成立する。換言すれば、偶力（
Ｆａ。

Ｆｂ　）は、偶力（Ｅ、Ｆ）と等価である。しかして、
この偶力を形成する力Ｅと力Ｆとは、トルクリング５の
中心ｎを等配に挾む位置に相互に逆向きに作用するため
、トルクリング５には１回転力のみが直接的に作用する
ことになり、このトルクリング５を支える力は原理的に
は不要となる。つまり、溶５図ａＫ模式的に示すような
態様で１部材８に力ｆが作用する場合には、この部材Ｓ
を前記力ｆに対応する力で支承しておかないと該部材Ｓ
は回転し得ないが、第５図すに模式的に示すような態様
で部材Ｔに偶力ｆａ、ｆｂが作用する場合には、この部
材Ｔの軸Ｔａを支えなくても該部材Ｔは回転し得る。つ
まり、部材Ｔの軸Ｔａは１部材Ｔの位置決めと９部材Ｔ
の重量金堂けるために補助的に支承しておきさえすれば
よい。しかして。

この実施例のトルクリング５には、第５図すに示すよう
な態様でトルクが発生するため、該ト／ｌ／クリング５
を機械的に支承する力は、微小なものですむ。したがっ
て、ピントルの偏位を容易にすることができる。

一方、この液圧機関を液圧ポンプとし使用する場合には
、前記トルクリング５を外力によって。

例えば、矢印Ｙ方向に回転駆動する。そうすると。

図示例の場合、前記トルクリング５に前述と同様な偶力
ｐａ、Ｆｂが発生し、これらの偶力Ｆａ　、Ｆｂが前記
トルクリング２に加えられる入力トルクと釣り合うこと
になる。そして、ハウジング２外の液体は、第２の給排
糸路２９を通して第２領域Ｂを通過中の液室２６内に逐
次吸入され、圧力の高くなった液体が第１領域Ａを通過
中の液室２６から第１の給排糸路２８を通して逐次ハウ
ジング２外へ吐出されることになる。この場合、ピント
ル１を中立位置までスライドさせると流体の吐出量は零
になり、トルクリング５は静圧バランスが保たれた状態
で空転する。また、前記ピントル１を中立位置を越えて
図示例とは逆の方向に偏心させると、入力トルクと釣り
合う偶力ｐａ、ｐｂが第２領域Ｂにおいて発生し、高圧
流体が第２の給排糸路２９を通してハウジング２外へ吐
出されることになる。

なお１以上の実施例では、ピヌトンとシリンダリングと
を内設するピント／Ｉ／’ｉ偏位させて、前記シリンダ
リングの機関軸心に対する偏心量を変化させ得るように
した場合について説明したが、特許請求の範囲第１項記
載の発明には、前記ピントルをハウジングに対して一定
量偏位させて固定支持させた実施態様が包含される。こ
の場合ピント／Ｉ／１をハウジング２に固定ネジによっ
て固定するのが望ましい。偏位を可変に行なわせる方式
として図示側以外ネジ２２をマニアルで回転操作させる
形としもよい。さらにネジ式のみならず、カム方式など
で偏位させるようＫしてもよい。さらに液圧式サーボ機
構で偏位させるようにしてもよい。

ピントル、トルクリングさらにシリンダリングをテーバ
形にすることもできこの場合クリアランスの問題が解消
できる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように９本発明は、内方静圧軸受機構およ
び外方静圧軸受機構に導入される流体の静圧のみＫよっ
てトルクリングに入力トルクまたは出カド〜りに対応す
る偶力を発生させ得るようＫしているので、流体の静圧
を直接にトルクリングの回転力に変換することができ、
また、前記トルクリングに加えられる回転力を直接に流
体の圧力に変換することができる。そのため、直線力と
回転力とを機械的に変換するためのメカニズムが不要と
なる。よって、構成部品間に強力な押付力ゃこじれ力等
が作用しないような構造にすることが容易であシ、潤滑
油の油性や粘性による油膜のくさび作用に依存するベア
リング部を無くしてしまうことも可能となる。したがっ
て９作動流体として水あるいはそれに近い粘性のもの等
でも不都合なく使用することができる。また、前述した
強力な押付力やこじれ力を受けとめるためのころがり軸
受等も不要となるため、小形、軽量化ならびに長寿命化
を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す半裁断面図。 第２図は第１図におけるＩ−１線に沿う断面図。 第３図および第４図は同実施例の作用説明図、第５図ａ
、ｂは同実施例の作動原理を説明するための図である。 １・・・ピント／Ｌ／　　　　　　２・・・ハウジング
３・・・伝動軸　　　　　　４・・・内方静圧軸受機構
５・・・トルクリング　　　　６・・・ピストン摺動面
９・・・シリンダリング　　１０　、１６　・・・歯車
１１・・・シリンダ穴　　　１２・・・ピヌトン１２ａ
・・・先端面　　　　１３−・・外方静圧軸受機構２１
　・・・容量調整機構　　２６・・・液室２７−・液圧
導通路　　　２８　、２９−・・給排糸路ｍ　・・・機
関軸心　　　　　ｎ・・・ピントルの軸心Ｆａ、Ｆｂ−
・・偶力　　　　ｄ・・・偏心量特許出願人　株式会社
島津製作所 中　　２　　図 ・　七−Ａ−一 オ　４−７

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関軸心部に対して偏心させて配設したピントル
   と、円周方向に等配に設けた複数の内方静圧軸受機構を
   介して前記ピントルに外嵌されその外周の前記各内方静
   圧軸受機構に対応する部位にピストン摺動面をそれぞれ
   形成したトルクリングと、このトルクリングの外周囲で
   あつて機関軸心に同心でかつ機関のハウジング内に回転
   自在に配置され前記各ピストン摺動面に対向する部位に
   それぞれシリンダ穴を有したシリンダリングと、このシ
   リンダリングの各シリンダ穴にスライド可能に嵌挿され
   その先端を外方静圧軸受機構を介して対応するピストン
   摺動面にそれぞれ係接させた複数のピストンと、前記各
   シリンダ穴内に形成され前記トルクリングと前記シリン
   ダブロックとの同期回転に伴う前記各ピストンの突没動
   作によりその容積が増減する液室と、これら各液室を対
   応する各内方静圧軸受機構および外方静圧軸受機構に連
   通させる液圧導通路と、容積増大側の領域を通過中の液
   室および容積減少側の領域を通過中の液室にそれぞれ連
   通する対をなす給排糸路とを具備してなり、前記内方静
   圧軸受機構に導入される作動液の静圧と、前記外方静圧
   軸受機構に導入される作動液の静圧とによつて、前記ト
   ルクリングに入出力トルクに対応する偶力を発生させる
   ように構成したことを特徴とする液圧機関。
2. （２）機関軸心部に対しその軸心を偏位可能に配置した
   ピントルと、円周方向に等配に設けた複数の内方静圧軸
   受機構を介して前記ピントルに外嵌されその外周の前記
   各内方静圧軸受機構に対応する部位にピストン摺動面を
   それぞれ形成したトルクリングと、このトルクリングの
   外周囲であつて機関軸心と同心でかつ機関のハウジング
   内に回転自在に配置され前記各ピストン摺動面に対向す
   る部位にシリンダ穴を有したシリンダリングと、このシ
   リンダリングの各シリンダ穴にスライド可能に嵌挿され
   その先端を外方静圧軸受機構を介して対応するピストン
   摺動面にそれぞれ係接させた複数のピストンと、ピント
   ルを移動させて前記機関軸心に対する偏心量を調節する
   容量調整機構と、前記各シリンダ穴内に形成され前記ト
   ルクリングと前記シリンダブロックとの同期回転に伴う
   前記各ピストンの突没動作によりその容積が増減する液
   室と、これら各液室を対応する各内方静圧軸受機構およ
   び外方静圧軸受機構に連通させる液圧導通路と、容積増
   大側の領域を通過中の液室および容積減少側の領域を通
   過中の液室にそれぞれ連通する対をなす給排糸路とを具
   備してなり、前記内方静圧軸受機構に導入される作動液
   の静圧と、前記外方静圧軸受機構に導入される作動液の
   静圧とによつて、前記トルクリングに入出力トルクに対
   応する偶力を発生させるように構成したことを特徴とす
   る液圧機関。