JPS6158980A - 回転形流体エネルギ変換機 - 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流体エネルギ変換機に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来のこの種の回転形流体エネルギ変換機、つまり、静
圧タイプの回転形波体ポンプ／モータには、入力軸の回
転力をピストンやプランジャ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必ず採用されて
いる。よって、このようなものでは、構成部品間に強力
な押付方やこじれ力等が作用することになるため、側滑
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
リング部やポール、ころ等のころがり作用に依存するベ
アリング部の存在が不可欠である。したがって、作動流
体としては適度の粘性を右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ことが難しく、また、ころがり軸受
は比較的嵩張るため機器の小形化あるいは軽量化が難し
いという問題もある。

そのため、近時、かかる従来の技術とは全く発想を異に
した理想に近い高効率な流体エネルギ変換機が開発され
ている（特開昭５８−７７１７９号公報参照）、すなわ
ち、このものは、内周にテーパ面を有したハウジングと
、円周方向に間欠配置した第１の静圧ベアリングを介し
て前記ハウジングのテーバ面部に嵌合されその内側に前
記第１の静圧ベアリングに対応する内平面を右したトル
クリングと、このトルクリングの内側に配設されその先
端面を第２の静圧ベアリングを介して前記トルクリング
の各内平面にそれぞれ添接させた複数のピストンと、こ
れら各ピストンの基端側をスライド可能に保持するシリ
ンダバレルと、前記ハウジングの軸心から偏心させて設
けられこのシリンダバレルを回転可能に支承するビント
ルと、前記各ピストンと前記シリンダバレルとの間に形
成され前記ハウジングと前記トルクリングとの相対回転
に伴なって容積が増減する空間と、容積が増大しつつあ
る空間および容積が減少しつつある空間にそれぞれ連通
ずる対をなす流体流通系路と、前記各空間内の流体を第
１、第２の静圧ベアリングに導く流体通路とを具備して
なり、前記第１の静圧ベアリングに導入された流体の静
圧と前記第２の静圧ベアリングに導入された流体の静圧
とによって前記トルクリングに回転軸まわりの偶力が発
生するように構成したものである。

そして、このものは後述するように、前記ビントルに作
用する静圧をバランスさせるとともに円滑な作動を確保
する目的から、該ビントルを截頭円１１Ｌ形のものにし
、前記流体流通系路を構成するボートを前記ビントルの
外周と前記シリンダバレルの内周との間に形成される静
圧ベアリングを介して連通させるようにしている。

ところが、かかる構成のものでは、前記シリンダバレル
を前記ビントルの外周に単に嵌合させておくだけでは、
不都合が生じる。すなわち、前記シリンダバレルの内周
と前記ビントルの外周とは、適切なシール性を有しなが
ら運転されるものであるが、初期スタート以前において
は、前記シリンダバレルの取付姿勢が適切でないと、前
記シリンダバレルと前記ビントルとの間に隙間が生じて
そのシール性が損なわれ、前記流体流通系路の高圧流体
がケースドレンへ漏洩して運転が不可能になるという不
都合がある。そのため、前記シリンダバレルの前記ビン
トルに対する取付姿勢を一定に保つ為の機構が種々開発
されているが、従来のものは、いずれも前記シリンダバ
レルと前記ビントルとの相対回転に伴なっていずれかの
部分に機械的な摩擦が生じる。したがって、その部分で
トルクロスが生じるとともに、席耗等によるトラブブが
発生する可能性がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、シリンダバレルがビントルから外れて両者間
のシール性が低下するのを防止するための手段の存在に
より、トルクロスが生じたり、トラブルが発生し易くな
るという問題を簡単な構成により確実に解消することを
目的にしている。

［問題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、載頭円錐形状
のビントルの外周に静圧ベアリングを介してシリンダバ
レルを相対回転可能に嵌合させるようにし、た方式の回
転形流体エネルギ変換機において、前記ビントルおよび
前記シリンダバレルの少なくとも一方に、前記シリンダ
バレルが前記ビントルから外れるのを防１卜するための
磁石を設けたことを特徴とするものである。

［作用］ このような構成によれば、完全な非接触状態でＩｊｑ記
シリンダバレルを前記ビントル方向へ常時付勢しておく
ことが可能であり、それによって重力その他振動などの
加速度により、シリンダバレルがビントルから抜けるこ
とが防止され、該シリンダブロックと前記ビントルとの
間に形成される静圧ベアリング部分のシール性を確保し
維持することができる。

［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。

ハウジングｌの内周に、トルクリング２を複数の第１静
圧ベアリング３・・命を介して回転可能に嵌合させてい
る。ハウジングｌは、一端に開口部１ａを有した有底円
錐体状のもので、その内周の前記トルクリング２が嵌合
する部位には、前記開口部１ａ方向に漸次小径となるテ
ーパ面４が形成されている。また、トルクリング２は、
前記テーパ面４と同一円錯角の周壁２ａを有したカップ
状のもので、その一端軸６部には回転軸６が一体に突設
されており、この回転軸６の先端は前記開口部１ａを通
してハウジング１外に臨ませである。そして、このトル
クリング２の内面側の前記各第１静圧ベアリング３に対
応する部位には、平滑な内平面２ｃがそれぞれ設けであ
る。また、第１の静圧ベアリング３は、前記トルクリン
グ２の外周所要個所に前記ハウジングｌのテーパ面４に
添接するシュー５を固着するとともに、このシュー５に
圧力ポケット７・・・を形成し、これら各圧力ポケット
７・・嚢内に流体圧を導入するようにしたものである。

そして、奇数個の静圧ベアリング３Ｑ−・が円周方向に
等角間隔をあけて配設されている。そして、このトルク
リング２の内周の前記各内平面２　（會ｈ−に対応する
部位にそれぞれピストン８・・−を配設し、これら各ピ
ストンｇ　ｅ　ｅ　ｅの先端部８ａ−舎・を第２の静圧
ベアリング９◆命・を介して対応する内平面２Ｃ・・・
に添接させている。第２の静圧ベアリング９は、前記ピ
ストン８の先端面８ａを前記内平面２Ｃ−−・に密着す
るように平面状に形成するとともに、この先端面８ａに
圧力ポケット１１を形成し、この圧力ポケット１１内に
流体圧を導入するようにしたものである。また、前記ト
ルクリング２の内側に、前記ハウジング１の軸心ｍと平
行な軸心ｎを有し摺動部１４ａを前記ハウジング１に支
持させたビントル１４と、このビントル１４の外周に回
転可１１ａに嵌着したリング状のシリンダバレル１５と
を設けており、このシリンダバレル１５には４７ｉ記ビ
ントル１４の外周面と略直交する軸心を有した複数のシ
リンダ１６・−愉が円周方向に等角間隔をあけて放射状
に形成されている。

そして、これら各シリンダ１６−・争に前記各ピストン
８−−・がスライド自在に嵌合させてあり５これら各ピ
ストン８・・拳の基端面８ｂ・・・と１（ｉ記各シリン
ダ１６・働・の内面とによって流体流出入用の空間１３
・拳・が形成されている。なお、＋ｉｒｉ記シリフシリ
ンダバレル１５ルダム継手２０等を介して前記トルクリ
ング２に接続され、該トルクリング２と同一の角速度で
回転するようになっている。また、前記ビントル１４は
、その外周面を前記トルクリング２の周壁２ａの円錐角
と略等しい円錐面となした載頭円錐形のものであり、前
記各ピストン８・・・は前記トルクリング２の周壁２ａ
と直交する方向に進退し得るように保持されている。そ
して、このビントル１４の摺動部１４ａは横断面台形の
縦長ブロック状に成形されており、前記ハウジング１の
内部に設けた台形ｌＲ１９内に摺動可動に嵌合させであ
る。すなわち、このビントル１４は前記ハウジング１の
軸心ｍと直交する方向に摺動可能に保持されており、そ
れによって該ビントル１４の軸心ｎと前記ハウジング１
の軸心ｍとの離間圧＃Ｄを刃を含む所望の値にｍ節する
ことができるようになっている。そして、第２図に示す
ように前記ハウジング１内を、前記ビントル１４の摺動
方向と一致する仮想分割線Ｐを境にして第１領域Ａと第
２領域Ｂとに２分割し、前記第１領域Ａ内を通過中の前
記空間１３・・命を第１の流体流通系路２１に連通させ
るとともに、第２領域Ｂ内を通過中の前記空間１３・・
−を第２の流体流通系路２２に連通させている。第１の
流体流通系路２１は、前記各空間１３番・・をシリンダ
バレル１５の内周面に開【」させるシリンダボート２３
・・・と、一端をビントル１４の外周面の第１領域Ａ側
の部位に開口させ他端をビントル１４の摺動部１４ａに
おける第２領域Ｂ側の外側面１４ｂに開口させたビント
ル貫通ボート２４と、このビントル貫通ボート２４の他
端に対応させて前記ハウジング１に穿設した流体流出入
ボート２５とを具備してなる。そして、前記ビントル貫
通ボート２４の一端に、前記ビントル１４の外周面と前
記シリンダバレル１５の内周面との間に第３の静圧ベア
リング２６を形成するための圧力ポケット２７を設ける
とともに、他端にｌ？ｉＩ記ビントル１４の外側面１４
ｂと前記ハウジングｌの台形溝１９の内側面１９ｂとの
間に第４の静圧ベアリング２８を形成するための圧力ポ
ケット２９を設けている。前記圧力ポケット２７は円周
方向に細長なもので、第１領域Ａに存在するすべての空
間１３・・・を前記ビントル貫通ボート２４に連通させ
る役割をも担っている。また、前記圧力ポケット２９は
、前記ビントル１４の摺動方向に細長なもので、該ビン
トル１４を摺動させた場合に前記ビントル貫通ボート２
４と前記流体流出入ボート２５との連通が断たれるのを
防１卜する役割をも担っている。一方、第２の流体流通
系路２２は、前記流体通路２３・・・と、一端をビント
ル１４の外周面の第２領域Ｂ側の部位に開口させ他端を
ビントル１４の摺動部１４ａにおける第１領域Ａ側の外
側面１４ｃに開口させたビントル貫通ボート３４と、こ
のビントル貫通ボート３４の他端に対応させて前記ハウ
ジングｌに穿設した流体流出入ボート３５とを具備して
なる。そして、前記ビントル貫通ボート３４の一端に、
前記ビントル１４と前記シリンダバレル１５との間に第
３の静圧ベアリング３６を形成するだめの圧力ポケット
３７を設けるとともに、他端に前記ビントル１４の外側
面１４ｃと前記ハウジングｌの台形溝１９の内側面１９
ｃとの間に第４の静圧ベアリング３８を形成するための
圧力ポケット３９を設けている。なお、これらの圧力ポ
ケット３７．３９はｒｉｒｊ記圧力ポケット２７．２９
と同様な構成のものである。

また、このようなものにおいて、前記各ピストン８に対
応する空間１３内の流体圧を該ピストン８の軸心部に設
けた圧力導入路４１を介して対応する第２の静圧ベアリ
ング９の圧力ポケットｌｌ内に導くとともに、該圧カボ
ケーｙト１１内の流体圧をｉａ記トルクリング２に穿設
した流体通路４２を介して対応する第１の静圧ベアリン
グ３の圧力ポケット７に導びくようにしている。そして
、前記両静圧ベアリング３．９の方向および面積は、第
１の静圧ベアリング３に導入された流体の静圧によって
前記トルクリング２に作用する力とＦｆＪ２の静圧ベア
リング９に導入された流体の静圧によって前記トルクリ
ング２に作用する力とが、大きさが等しく向きが反対に
なるような値に設定されている。また、前記第２の静圧
ベアリング９の面積は、該静圧ベアリング９に導入され
た流体の静圧によって前記ピストン８に作用する力と前
記空間１３内の流体の静圧によって前記ピストン８に作
用する力とが相殺し合うような値に設定されている。さ
らに、前記第３の静圧ベアリング２６（３６）の面積は
、該静圧ベアリング２６（３６）に導入された静圧によ
って前記シリンダバレル１５に作用する力と、対応する
領域Ａ（Ｂ）に存在する空間１３内の流体の静圧によっ
て前記シリンダバレル１５に作用する力とが相殺し合う
ような値に設定されている。また、前記第４の静圧ベア
リング２８（３８）および該静圧ベアリング２８（３８
）が設けられている外側面１４ｂ（１４ｃ）の傾斜角度
は、該静圧ベアリングｚ８（３８）に導入された流体の
静圧によって前記ビントル１４に作用する力と、前記外
側面１４ｂ　（１４Ｃ）と対向する領域Ａ　（Ｂ）に存
在する第３のベアリング２６（３６）に導入された流体
の静圧によって前記ビントル１４に作用する力とが相殺
し合うような値に設定されている。

また、前記シリンダバレル１５に、該シリンダバレル１
５が前記ビントル１４から外れるのを防１卜するための
磁石４５を設けている。具体的には、第１Ｍおよび第３
図に示すように９前記シリンダバレル１５の開口端面１
５ａに、該シリンダ／ヘール１５の端部内径よりも大径
な円形の凹陥部１５ｂを設け、この凹陥部１５ｂに継鉄
板４５Ｆを嵌着している。継鉄板４５Ｆは、円板状のも
ので、その中央凹部に環状の磁石４５が挿設されている
。この場合磁石４５は鉄等の磁性材料により作られたビ
ントル１４の先端部１４ｆに微小な隙間Ｃを介して対向
するように配置されている。そして、この磁石４５とし
ては、前記シリンダバレル１５と１ｉｉ記ピストン８・
・・の合計重量に打ち勝つだけの磁気強度を有した形状
、大きさのものが選定される。このような磁石４５の設
置によって磁石４５からの磁束は継鉄板４５Ｆ、ビント
ル１４間に発生し両者を磁気的に引き寄せる。

なお、４７は前記ビントル１４の摺動部１４ａを一方側
へ移動させるための第１の流体式アクチュエータ、４８
はｉｉ’ｉｉ記摺動部１４ａを他方側へ復帰させるため
の第２の流体式アクチュエータである。また、４９は前
記ボート２５の途中に設けた圧力ポケット５０内の高圧
流体の一部を取り出すための高圧ポートであり、この高
圧ボート４９を通して取り出される高圧流体は、バルブ
５１を介して前記アクチュエータ４７．４８のいずれか
に選択的に供給されるようになっている。

しかして、この流体エネルギ変換機の基本的な作動につ
いては、特開昭５８−７７１７９号公報に示される通り
である。すなわち、高圧の流体を、第１の流体流通系路
２１を通して第１領域Ａに存在する空間１３・・・内に
供給すると、トルクリング２に、該トルクリング２を矢
印Ｓ方向へ回転させようとする偶力が発生し、モータと
しての機能が発揮される。また、前記トルクリング２を
外力によって矢印Ｒ方向へ回転させれば、高圧の流体が
前記第１の流体流通系路２１から吐出されることになり
、ポンプとしての機能が営まれる。そして、前記ビント
ル１４を台形ｔ１１１９に沿って往復動作させて、その
軸心ｎのハウジング１の軸心ｍに対する偏心畢を変更す
ることによって、その容量が変るようになっている。

そして、このものは、磁石４５の磁気吸引力によって、
前記シリンダバレル１５を、第１図中右方向へ常時偏倚
しているので、作動を停止している場合であっても、こ
のシリンダバレル１５の内周と前記ビントル１４の外周
との間に不当な隙間が生じて静圧ベアリング２６（’３
６）部分のシール性が損なわれるというような不都合を
招くことがない。しかも、このような構成によれば、完
全な非接触状態で前記シリンダバレル１５を前記ビント
ル１４方向へ常時付勢しておくことが可能である。その
ため、機械的な止着具等によって前記シリンダ／ヘール
をビントルに連結させておく場合のように、シリンダバ
レルとビントルの相対回転によって機械的な摩擦が生じ
るという不具合がない、そのため、摩擦抵抗によるトル
クロスをなく中ことができるとともに、部品の糸耗等に
よるトラブルを−＋ｉｌすることができるものである。

また、このようにすれば、部品点数を少なくすることが
できるので、構造の簡略化を図ることが可能であり、さ
らに、組立作業の容易化をも期することができる。

なお、前記実施例では、シリンダバレルと一体の部材に
磁石を設けた場合について説明したが、本発明は必ずし
もこのようなものに限られるものでは・なく、例えば、
ビントル側に磁石を設けたり、シリンダバレルととント
ルの両方に磁石を設けるようにしてもよい、磁石の形状
も環状でなく円柱状のものでもよい。

また、エネルギ変換機の基本構成についても、前記実施
例のものに限定されるものではなく１例エバ、ハウジン
グとトルクリングとの間に静圧ベアリングを設けない構
成のもの等にも本発明を適用することができるものであ
る。

［発明の効果］ 本発明は１以上のような構成であるから、シリンダバレ
ルがビントルから外れて両者間のシール性が低下すると
いう不都合を確実に防１トすることができるだけでなく
、その防止子役の存在によりトルクロスが生じたりトラ
ブルが発生し易くなるという問題を招来することがなく
、構造が簡単で組立が容易な回転形瀉体エネルギ変換機
を提供できるものである。

４図ｕ’ｉｉ　ノ１！’５　’ｔｉ　す説明図面は本発
明の一実施例を示し、第１図は正断面図、ＦＳ２図は第
１図におけるＨ　−ＩＩ線断面図、第３図は第１図にお
ける■−■線断面図である。

１・争・ハウジング ２・・・トルクリング ８１・ピストン １３・・９空間 １４−−−ビントル １５−◆・シリンダバレル ２１．２２・令・流体流通系路 ２６．３６・やＱ静圧ベアリング ４５・・・磁石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ハウジングと、このハウジング内に配設され内側に複
   数の内平面を設けてなるトルクリングと、このトルクリ
   ングの内側に配設されその先端面を前記トルクリングの
   各内平面にそれぞれ添接させた複数のピストンと、これ
   ら各ピストンの基端側をスライド可能に保持するシリン
   ダバレルと、前記ハウジングの軸心から偏心させて設け
   られその外周に前記シリンダバレルを回転可能に嵌合さ
   せた載頭円錐形のビントルと、前記各ピストンと前記シ
   リンダバレルとの間に形成され前記ハウジングに支持さ
   れたビントルと前記トルクリングに同期して回転するシ
   リンダバレルとの相対回転に伴なって容積が増減する空
   間と、容積が増大しつつある空間および容積が減少しつ
   つある空間にそれぞれ連通する対をなす流体流通系路と
   を具備してなり，前記流体流通系路を構成するポートを
   前記ビントルの外周と前記シリンダバレルの内周との間
   に形成される静圧ベアリングを介して連通させるように
   した回転形の流体エネルギ変換機であって、前記ビント
   ルおよび前記シリンダバレルの少なくとも一方に、前記
   シリンダバレルが前記ビントルから外れるのを防止する
   ための磁石を設けたことを特徴とする回転形流体エネル
   ギ変換機。