(57)【要約】本発明は、第１の軸を中心として回転し得、ピストンを有するロータと、第２の軸を中心として回転し得、及び円柱形の壁とピストンとによって形成されたチャンバーを有する円筒スリーブとをハウジング内に備えた液圧装置に関する。ハウジングと円筒スリーブとの間には、面板がある。チャンバーは、その面板孔が一部を形成する第１の通路を介して管路連結部に連結される。面板と円筒スリーブとの間には、円筒スリーブと共に回転し、及び第１の通路の一部を形成する円筒孔を有する円筒板がある。
2005538283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路連結部（５９、９２）を備えたハウジング（５５、６１）と、前記ハウジング内に、とりわけ、第１の軸（ｌ）を中心として回転し得、ピストン（１２）を有するロータ（１４）と、第２の軸（ｍ１、ｍ２）を中心として回転し得、及びとりわけ円柱形の壁（２３）及び前記ピストン（１２）によって形成された、それぞれの円筒スリーブ内にチャンバー（９）を有する円筒スリーブ（１１）とを具備する液圧装置であって、前記第１の軸（ｌ）が前記第２の軸（ｍ１、ｍ２）と共に第１の角度（β）をなすことが可能であり、前記円筒スリーブと前記ハウジングとの間に、第１の面板（４）が面板孔（３）を有し、前記面板が、面板孔が管路連結部とチャンバーとの間の第１の通路の一部であり得るように前記ハウジングの一部を形成することが可能な液圧装置であって、
前記第２の軸（ｍ１、ｍ２）を中心として前記円筒スリーブ（１１）と共に回転し得る円筒板（７）が、前記第１の面板（４）と前記円筒スリーブ（１１）との間に配置され、前記円筒板（７）に前記第１の通路の一部を形成する円筒孔（６）が設けられ、それぞれの円筒スリーブが、封止部を形成するように、前記第２の軸に直角の前記円筒板に渡って変位され得ることを特徴とする液圧装置。
【請求項２】
前記円筒板（７）に、前記円筒スリーブ（１１）を前記円筒板に保持するための保持具（１８；４８）が設けられた、請求項１に記載の液圧装置。
【請求項３】
前記保持具が、前記円筒スリーブ（１１）がその周りを滑動され得る締付けスリーブ（４８）を具備する、請求項２に記載の液圧装置。
【請求項４】
前記締付けスリーブ（４８）が、前記円筒孔（６）内に固定された、請求項３に記載の液圧装置。
【請求項５】
前記円筒スリーブ（１１）と前記円筒板（７）との間の封止面（８）において、油圧が前記チャンバー（９）内の油圧に等しい表面積が、前記ピストン（１２）の封止表面積より小さい、請求項１、２、３、または４に記載の液圧装置。
【請求項６】
それぞれのピストン（１２）が、凸形または弓形のピストンリング（１０）を備え、開口部を有するリングとして設計されることが好ましい、請求項１〜５のいずれか１項に記載の液圧装置。
【請求項７】
前記ピストンが、第１の肩部を含むピストンリング溝を有し、前記ピストンリングが、封止部を形成するように、前記チャンバー内の圧力により、第２の肩部が軸方向に前記第１の肩部を押圧するよう前記第２の肩部（２５）を内側に有する、請求項６に記載の液圧装置。
【請求項８】
前記ピストンリングの内周が前記ピストンに載っている場合に、前記ピストンリングの外周が、前記ピストンの外周を超えて突出する、請求項６または７に記載の液圧装置。
【請求項９】
前記第１の面板（４）または前記ハウジング及び第１の面板に、前記円筒板（７）を芯出しするための手段が設けられた、請求項１〜８のいずれか１項に記載の液圧装置。
【請求項１０】
前記ロータ（１４）が、前記円筒板（７）を芯出しするための凸形の芯出し手段（２２）が設けられた、取り付けられた軸（２）に接続された、請求項１〜９のいずれか１項に記載の液圧装置。
【請求項１１】
前記ロータ（１４）に、前記円筒板（７）から遠隔にある側に、ロータの孔（３１）と、ピストン（１２）を介してチャンバー（９）に前記ロータの孔を連結するための第２の通路（３０）とが設けられ、封止部を形成するように、前記ロータの孔が、前記ハウジング、または前記ハウジング内に配置され、及び前記ハウジングの一部であり得る第２の面板（３４）に沿って回転し得る、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液圧装置。
【請求項１２】
前記第２の面板（３４）が、管路連結部（５９、９２）と連通している可能性のある１つ以上の面板孔（３３）を有する、請求項１１に記載の液圧装置。
【請求項１３】
前記第１の面板（４）及び前記第２の面板（３４）が、前記ロータ（１４）が回転している時に、チャンバー（９）と面板孔（２６、３３）との間の前記第１及び第２の通路を同時に開閉する、請求項１２に記載の液圧装置。
【請求項１４】
前記ピストン（１２）及び円筒スリーブ（１１）、それらと相互に作用し合う円筒板（７）及び第１の面板（４）が、前記ロータ（１４）の両側に配置された、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の液圧装置。
【請求項１５】
前記ロータ（１４）に穴（１５）が設けられ、その中で前記ロータの両側に、ピストン（１２）である棒状の構成部品がある、請求項１４に記載の液圧装置。
【請求項１６】
前記第１の軸（ｌ）及び２つの前記第２の軸（ｍ１、ｍ２）を通る平面（Ｖ１、Ｖ２）が、互いに第２の角度（α）をなし、前記ロータの１方の側のピストンの数がｎに等しいと、前記角度（α）が、（１＋２ｋ）＊１８０°／ｎに等しくなる（ここで、ｋは０に等しいかまたは整数である）、請求項１４または１５に記載の液圧装置。
【請求項１７】
それぞれの第１の面板（４）が、３つ以上の面板孔（３）を有し、面板と相互に作用し合うピストン（１２）の数が、面板孔の数の倍数である、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の液圧装置。
【請求項１８】
前記ピストン（１２）に、それぞれ、前記ロータ（１４）の両側に前記チャンバー（９）を連結する通路（２７）が設けられ、両方の第１の面板（４）の前記面板孔（３）が鏡面対称に同一に設計され、両方の第１の面板が、前記ロータが異なる回転位置にある場合に、前記第１の通路が開閉するように取り付けられた、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の液圧装置。
【請求項１９】
前記円筒スリーブ（１１）がその上を滑動し得る前記円筒板（７）の表面が湾曲している、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の液圧装置。
【請求項２０】
前記円筒スリーブ（１１）がその上を滑動し得る前記円筒板（７）の表面が円錐形である、請求項１９に記載の液圧装置。
【請求項２１】
前記円筒スリーブ（１１）が、非切削変形加工によって作製され、前記円筒板（７）に対して封止し、及び前記円筒板（７）全体に滑動するために再機械加工された軸受面（４７）を有する、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の液圧装置。
【請求項２２】
前記円筒スリーブ（１１）が、前記円筒板（７）に対して封止し、及び前記円筒板（７）全体に滑動するために再機械加工された軸受面（４７）を有し、前記軸受面に、１つまたは２つの同心の溝（４４、４５）が、また適宜、前記封止面の境界を定めるための逃げ溝（４６）が設けられた、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の液圧装置。
【請求項２３】
前記円筒板（７）に載っている前記軸受面の一部が、最大の前記同心の溝（４４）の直径より大きい直径を有する、請求項２２に記載の液圧装置。
【請求項２４】
対応する面板孔（３）が、連結通路（５４）により共通管路（５９、６２）に連結され、連結通路が、減衰通路（５６）を通って共振室（５７）に連結される、請求項１４〜２３のいずれか１項に記載の液圧装置。
【請求項２５】
対応する面板孔（３）が、連結通路（５４）により共通管路（５９、６２）に連結され、前記連結通路の長さが異なる、請求項１４〜２４のいずれか１項に記載の液圧装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文による装置に関する。この種の装置が、ダンフォス社（Ｄａｎｆｏｓｓ）による独国特許第３５１９７８３号に記載されている。このような既知の装置の欠点として、円筒スリーブが回転速度を持って第１の面板に沿って滑動するので、封止が不十分となり、磨耗が生じることがある。このような欠点を回避するために、本発明の装置は請求項１の特徴部分に従って設計される。これにより、円筒スリーブの封止部に沿って滑動する速度が制限され、漏れや磨耗が生じなくなる。
【０００２】
ある改良形態によれば、本発明の装置は請求項２に従って設計される。即ち、円筒スリーブは、封止部を形成するように、常に円筒板に接続される。
【０００３】
ある改良形態によれば、本発明の装置は請求項３に従って設計される。これにより、円筒スリーブ間の空間をより小さく保ち、ピストンの直径をより大きくすることができ、それにより行程容積が増加する。
【０００４】
ある改良形態によれば、本発明の装置は請求項４に従って設計される。これにより、円筒スリーブは簡単な方法で円筒板に固定される。
【０００５】
ある改良形態によれば、本発明の装置は請求項５に従って設計される。これにより、円筒スリーブは、チャンバー内の圧力により円筒板に押圧されるので、液体の漏れが防止される。
【０００６】
ある改良形態によれば、本発明の装置は請求項６に従って設計される。これにより、汚染油内に見られるものなどの研磨粒子がたとえ存在する場合にも、円柱形の壁とピストンとの間の封止部が定位置に保たれる。
【０００７】
さらなる改良形態によれば、 本発明の装置は請求項７に従って設計される。この対策により、ピストンリングが円柱形の壁を押圧する力が減少する。即ち、摩擦力が低下する。
【０００８】
さらなる改良形態によれば、 本発明の装置は請求項８に従って設計される。これにより、ピストンが円筒スリーブ内で傾斜位置にある場合には、ピストンリングはピストンによって支持され、ピストンリングと円柱形の壁との間の封止部が保持される。
【０００９】
さらなる改良形態によれば、本発明の装置は請求項９に従って設計される。これにより、円筒板は簡単な方法で芯出しされる。
【００１０】
別の改良形態によれば、本発明の装置は請求項１０に従って設計される。これにより、ロータは簡単な方法で芯出しされ、適宜、円筒板も簡単な方法で芯出しされ得る。
【００１１】
さらなる改良形態によれば、本発明の装置は請求項１１に従って設計される。これにより、ロータ上の軸力がうまく釣り合い、ロータの軸受手段に作用する軸力がほぼなくなる。
【００１２】
さらなる改良形態によれば、本発明の装置は請求項１２に従って設計される。これにより、２枚の異なる面板を介して、チャンバーへ油を供給し、及びチャンバーから油を排出することが可能となる。この場合、１枚の面板の面板孔がその円周の一部を閉じるよう設計して、ハウジング内の開口部を閉じることが可能である。その結果、面板孔の弧長より大きい弧長に渡って面板を回転させることが可能となり、面板の回転中の、本発明の装置の制御範囲が、簡単な方法で増加する。
【００１３】
さらなる改良形態によれば、本発明の装置は請求項１３に従って設計される。これにより、それぞれのチャンバーについて、油の流れが２枚の面板に沿って流れ得るので、円筒板が面板によって閉じられる時に生じる圧力ピークが制限される。このことにより、効率が向上し、生成される雑音レベルが減少する。
【００１４】
さらなる改良形態によれば、本発明の装置は請求項１４に従って設計される。これにより、１回転当たりの行程容積が、ピストンの数を２倍にすることにより簡単な方法で２倍になり、面板孔の表面積も２倍になるので、損失が増えない。
【００１５】
さらなる改良形態によれば、本発明の装置は請求項１５に従って設計される。これにより、ピストンを備えた、精密で安定したロータが簡単な方法で得られる。
【００１６】
さらなる改良形態によれば、本発明の装置は請求項１６に従って設計される。これにより、ロータの両側にあるピストンが、面板孔を交互に通り過ぎるので、油の流れ内のパルス及びロータの回転中のトルクを考慮する場合に、ピストンの総数を頼りにすることが可能となる。したがって、これらのパルスの大きさが減少する。
【００１７】
さらなる改良形態によれば、本発明の装置は請求項１７に従って設計される。３つ以上の面板孔を用いる場合には、液圧装置は、チャンバーの容積が大きく変化している間、チャンバーが面板孔によって閉じられる液圧変圧器(hydraulic transformer)として用いられ得る。ピストンの数が面板孔の数の倍数に達すると、円筒板に作用する軸力がほぼ一定となり、その結果、より滑らかにかつ安定して回転し得る。
【００１８】
さらなる改良形態によれば、本発明の装置は請求項１８に従って設計される。これにより、ロータの両側の対応するチャンバーの開閉が同じ回転位置で起きず、その結果、トルクの変動及びチャンバー内の圧力ピークが回避され得る。その結果、安定性及び効率が向上する。
【００１９】
一実施形態によれば、本発明の装置は請求項１９に従って設計される。これにより、動作中、特に本発明の装置が静止状態になった後の、円筒板と円筒スリーブとの間の潤滑が良くなる。
【００２０】
一改良形態によれば、本発明の装置は請求項２０に従って設計される。これにより、円筒板の湾曲面が容易に作られる。
【００２１】
一実施形態によれば、本発明の装置は請求項２１に従って設計される。これにより、円筒スリーブが低コストで製造され得る。
【００２２】
一実施形態によれば 本発明の装置は請求項２２に従って設計される。これにより、円筒スリーブに作用する力が正確に分かり、その結果、その力をより首尾良く平衡状態に達するようにし得、摩擦力ができる限り低く保たれる。
【００２３】
一改良形態によれば、本発明の装置は請求項２３に従って設計される。これにより、円筒スリーブは傾き得ない。
【００２４】
一改良形態によれば、本発明の装置は請求項２４に従って設計される。これにより、連結通路内の共振により生じる恐れのある圧力パルスによる過剰な雑音汚染が、かなり抑制され、減少され、または防止される。
【００２５】
一改良形態によれば、本発明の装置は請求項２５に従って設計される。これにより、連結通路内の共振により生じる恐れのある圧力パルスが、簡単な手段により、抑制され、減少され、または防止される。
【００２６】
以下、いくつかの例示的実施形態を参照し、及び図面を使って、本発明について説明する。
【００２７】
図１及び２に示されている構成部品は、ハウジング内に取り付けられた液圧変圧器の一部である。この種の液圧変圧器が、たとえば公開された出願である国際公開第９７３１１８５号及び国際公開第９９４０３１８号に記載されており、その内容は既知であると考えられる。軸ｌを有するロータ軸２が回転し得る軸受１が、既知の方法でハウジング内に取り付けられる。ロータ穴１５を有するロータ１４が、ロータ軸２上に取り付けられる。ロータ穴１５内には、ロータ１４の両側にピストン１２を形成する棒状の構成部品がある。ピストン１２にはピストンリング１０が設けられ、ピストンリング１０の外面の形状は凸形であり、この凸の中心はロータ１４の１方の側のすべてのピストンに対して１つの平面にある。適宜、ピストンリング１０の外面は弓形となる。ロータ１４の左側及び右側は、ロータ１４の中心について対称である。ロータ１４のそれぞれの側は、軸ｍ１及びｍ２を中心として回転する円筒スリーブ１１を備えた円筒板７と相互に作用し合い、軸ｌ及びｍ１とｌ及びｍ２は、それぞれ、その側に位置付けられたピストン１２用のピストンリング１０の外面の中心点を通ってｌに垂直な平面で互いに交わる。
【００２８】
ロータ軸２の上に、それを中心として円筒板７が枢動し得る芯出し面２２がある。芯出し面２２は凸形であり、凸の中心は、凸形のピストンリング１０の中心がある平面にある。円筒板７の回転は、キー溝内で係合するキー１６により、ロータ軸２の回転に連結される。軸表面の平面で、キー１６が芯出し面２２の半径より小さい丸め半径を有するので、円筒板７が回転する時に、キー１６がキー溝内で動かなくなるようなことがない。適宜、キー１６が複数である場合もある。キー１６をロータ軸２内に取り付け、キー溝を円筒板７内に配置することも可能である。
【００２９】
ピストン１２に面する側には、円筒板７に、スリーブ保持具１８により円筒板７に締め付けられた円筒スリーブ１１が設けられる。内側では、円筒スリーブ１１は円柱形の壁２３を有する。それぞれのピストン１２は円筒スリーブ１１によって取り囲まれ、ピストンリング１０は、円柱形の壁２３に沿って封止されて移動することが可能である。したがって、ピストン１２及び円柱形スリーブ１１はチャンバー９を形成し、ロータ軸２が回転すると、その容積が変化する。容積の変化により、油が、円筒スリーブ開口部２４、円筒孔６、及び円筒板孔３を介して、チャンバー９内に流れ込み、及びチャンバー９からハウジングの開口部に流れ出す。対応する円筒板孔３は、ハウジング内で互いに連結される。ロータ１４及び円筒板７の回転軸が、互いに角度をなすので、円筒板７の平面にあるピストン１２は楕円形の経路を表し、円筒スリーブ１１は円筒板７の接触面８上を滑動する。保持具１８は、このような滑動を可能とする開口部を有して設計され、円筒板７と円筒スリーブ１１との間の隙間を確実に制限するので、始動時には、チャンバー９内の圧力が増加し得る。別の実施形態においては、保持具１８を円筒板７に固定して、ロータ１４の回転が、ピストン１２、円筒スリーブ１１、及び保持具１８を介して円筒板７に伝達されるようにすることも可能であり、その結果、キー１６及びそれに対応するキー溝を省くことができる。
【００３０】
面板孔３は、ハウジングの表面に支持されている面板４内に配置される。この表面は、軸ｌに直角ではなく、軸ｌと角度をなすので、軸ｍ１またはｍ２の方向、したがってチャンバー９の容積が最小または最大となる回転位置も判断される。面板４は、軸ｍ１またはｍ２を中心として回転し得るようにハウジング内に固定され、その円周の一部上に、駆動装置によって駆動される小歯車と相互に作用し合う歯部５が設けられる。芯出しスリーブ（図示せず）を用いて、既知の方法でハウジング内の面板４の回転を芯出しし得る。本明細書の上記に引用した特許出願に記載されているように、面板４の回転により、液圧変圧器の設定が変化する。
【００３１】
始動中、チャンバー９内にまだ圧力が掛かっていない時に、面板４と円筒板７との間の開口部を小さく保つために、芯出し面２２に支持されている圧力リング(pressure-exerting ring)１９がある。圧力リング１９と円筒板７内に固定されたリング２１との間に、皿ばね２０があり、それにより、円筒板７は常に面板４に押圧される。適宜、皿ばね２０の代わりに、他の弾性要素を用いる場合もある。
【００３２】
図３は、円筒板７の接触面８上で支持されている円筒スリーブ１１を示す図である。使用中、チャンバー９及び円筒孔６内が高圧となるが、円筒スリーブ１１の外側はそれより低圧となる。図中に矢印Ａで示されているように、油圧の変化により、円筒スリーブ１１と円筒板７との間の接触面８に隙間が形成される。この油圧により隙間の大きさが大きくなるのを防止するために、円筒スリーブ開口部２４は、円柱形の壁２３内のピストン１２の封止面より小さい表面積を有する。円筒スリーブ開口部２４の周囲に縁があり、その上で、矢印Ｂで示されている油圧が、接触面８の方向に円筒スリーブ１１に力を加える。円筒スリーブ１１が正しい寸法を有していると、油圧により、円筒スリーブ１１が常に接触面８に確実に押圧されることが可能となる。
【００３３】
ピストンリング１０に作用する力も図３に示されている。外側では、ピストンリング１０は凸面を有するので、ピストンリング１０と円柱形の面２３との間の封止部が、円柱形の面２３に直角の、即ち軸ｍに直角の平面に作られる。適宜、表面は丸い凸形ではなく弓形となる場合がある。油により外側が高圧となった表面積が、矢印で示されているように、Ｅで大きく、Ｄで小さくなるので、軸ｌとｍとの間の角度により、ピストンリング１０の全体に均一な負荷が掛からない。加圧下にある表面積はＤで小さく、矢印Ｃで示された、内側が加圧下にあるピストンリング１０は、円柱形の壁２３を強く押圧し得、それにより摩擦力が高くなる。
【００３４】
この摩擦力は、ピストンリング１０の内側が肩部２５を備えて設計されることにより非常に減少する。この肩部２５がピストンリング１０の幅に沿って途中にあると、外に向かう力が半分になる。示されているように、Ｅで内に向かう力は外に向かう力より大きい。このことにより、ピストンリング１０はピストン１２上で支持され、円形スリーブ１１の変位により、ピストンリング１０と円柱形の壁２３との間の封止部全体が保持される。この支持により、ピストンリング１０は、その結果生じた力Ｒをピストン１２に加え、この力Ｒがロータ１４を駆動する。明らかに、本発明の装置をピストンリング１０なしで適合させることも可能であるが、この場合、磨耗の原因になりかねない汚染を回避するための対策を講じることが必要であろう。
【００３５】
液圧変圧器は、ロータ１４の両側のピストン１２が、上死点、即ちチャンバー９の容積が最小となる位置に交互に移動するので、油の流れの変動及びロータ１４に作用するトルクについて、ピストン１２の総数、即ち示されている例においては１８のピストン１２を頼りにすることが可能であるように設計される。ロータ１４の両側のピストン１２が互いに整列している、示されている例示的実施形態においては、このことは、一方の側のピストンの上死点を、他方の側の上死点に対する角度αを通って回転させることによって達成される。この場合、αは２つのピストン１２間の回転角の半分に等しい。面板４も、互いに対するこの角度を通って回転する。このことは図４ａに示されており、ここで、Ｖ１は軸ｌ及びｍ１を通る平面であり、Ｖ２は軸ｌ及びｍ２を通る平面である。別の実施形態が図４ｂに示されている。この場合、軸ｌ、ｍ１、及びｍ２は平面Ｖ上にあり、ピストン１２はロータ１４内で偏位して配置される。この実施形態は、連続して最大量を得るチャンバー９の容積が、特許出願である国際公開第０２４４５２４号及び国際公開第０２４４５２５号で論じたように、弁を備えた通路を通って連結される場合に、特に興味深い。図４ｂに示されている実施形態においては、ピストン１２の軸は軸ｌに平行であり、両側のピストンは、ロータ１４内で偏位して配置された異なる構成要素である。ロータ１４の両側のピストン１２が偏位しており、及び軸ｌ、ｍ１、及びｍ２が同様に１つの平面上にある実施形態（図示せず）においては、両側のピストン１２は、ロータ１４内に取り付けられた構成要素からなり、軸ｌと角度をなす軸を有する。
【００３６】
２枚の面板４の回転を連結して、１つの駆動装置しか必要としないようにすることが好ましい。このことは、たとえば、軸に連結され、及び２つの軸を単一運動連結器(homokinetic coupling)に連結する大歯車を用いて面板４を回転させ、２枚の面板の回転が正確に同期することによって達成される。適宜、２枚の面板４には、それ自体の駆動装置が設けられ得るので、所定の動作状態について、液圧予荷重(hydraulic preloading)が得られる。
【００３７】
軸ｌとｍとの間の角度βにより、本発明の装置の行程容積が決定される。示されている実施形態においては、それぞれの側に９つのピストン１２があり、その角度は９度である。ピストン１２の数が増加すると、この角度はこれより小さくなければならない。何故なら、そうしないと、円筒スリーブ１１から常に離れているのに必要なピストン１２の収縮が大きくなり過ぎる。示されている実施形態においては、８０００ＲＰＭ（毎分回転数）のロータ１４の最大回転速度に基づいて計算されている。この速度がこれより大きいと、容認できない程の圧力ピークが生じるのを防止するために、これより小さい角度βが必要となる。
【００３８】
示されている例示的実施形態においては、円筒板７は芯出し面２２により芯出しされることが示されている。この芯出しを他の方法で設計すること、たとえば円筒板７にハウジング内に固定された外周に球面軸受を設けることも可能である。別の実施形態においては、たとえば面板４を円錐形にすることにより、円筒板７を面板４に対して芯出しすることが必要となる場合がある。面板４と円筒板７の両方を芯出しするために、芯出しスリーブをハウジング内に配置することも可能である。
【００３９】
図５は、液圧変圧器の別の実施形態を示す図である。この場合、ロータ１４の軸ｌ、ｍ１、及びｍ２、及び両方のドラムは、１つの平面にあるが、図４ａに示されているようにそれらを設計することも可能である。ロータ１４の両側のチャンバー９は、ピストン１２を通る通路２７により互いに連結される。タンク連結部に至る面板孔３が、通路２９を介してハウジングの内部に直接連結されるように、面板２６及び２８が設計され、この内部はタンク連結部に連結されている。面板２６及び２８は、残りの２つの面板孔３のうち、それぞれの面板２６または２８が２つの孔のうちの１つを有し、他の孔のある場所で閉じられるように設計される。このことにより、ハウジング内の連結部が、広い角度に渡って面板に対して開口部を有し、面板は大きな角度で回転できるようになり、その結果、面板の回転中の、液圧変圧器の制御範囲が、簡単な方法で増加する。面板２６及び２８の回転は、上述した方法で連結される。
【００４０】
上記の例示的実施形態においては、本発明の装置は液圧変圧器として表されている。本発明の装置を、とりわけ面板４及びロータ軸２などに簡単な調整をするだけで、ポンプまたはモータとして使用するのに適するようにできることは、当業者には自明であろう。このような例が図１３及び１４に示されているが、このことについては後述することとする。
【００４１】
図６は、ピストン１２が１方の側のみに収容される例示的実施形態を示す図である。その設計は、図１及び２に示されている実施形態において記述した設計に対応する。ロータ１４の軸方向の釣り合いのために、ロータ１４には、ピストンから遠隔にある側に、面板３４が設けられる。面板３４の側には、ロータ１４に、通路３０を介してチャンバー９に連通されたチャンバー３１が設けられる。チャンバー３１の表面積はピストン１２の封止表面積に匹敵するので、ロータ１４は軸方向に釣り合いがとれる。
【００４２】
面板３４は、面板孔なしで設計される場合がある。一実施形態においては、ハウジング内の通路に連通された面板孔３３がある場合もある。このことにより、液体が２枚の面板を介してチャンバー９から流れ出、及びチャンバー９へ流れ込むので、液体の流れの中のパルス及び液圧を減少させることが可能となる。
【００４３】
図６に示されている例示的実施形態においては、ロータ軸２は、ハウジングの外側まで延長し、軸端３７で終端する。ロータ軸２には、このため、封止部３６及び軸受３５が設けられる。この実施形態は、ポンプまたはモータとして使用するのに特に適している。
【００４４】
上記で述べた例示的実施形態においては、軸間の角度は一定であり、面板の回転中の変位が変化する。明らかに、固定して取り付けられたピストンを備えたロータ、及び円筒板の軸に直角に変位し得る円筒スリーブを備えた円筒板の設計も、円筒板の軸がロータの軸に対して枢動し得る実施形態において用いられ得る。
【００４５】
図７及び８は、接触面８上での円筒スリーブ１１の滑動を簡単にする円筒板７の修正実施形態を示す図である。円筒板７上での円筒スリーブ１１の滑動移動中の抵抗を減少させるために、たとえロータ１４が静止している場合にも、円筒スリーブ１１と円筒板７との間に油膜が存在することが必要であるので、ロータ１４の回転の開始が、可能な限り最小限まで遅らせられる。この種の油膜の形成を促進するために、接触面８は１つの方向に曲率を有し、したがって円筒スリーブ１１と円筒板との間に線接触ができる。このため、接触面８は、±０．１度の許容差の、０．３度の角度４０を有する円錐体として設計されることが好ましい。円筒スリーブ１１は、円筒板の内径の半径Ｒ１及び外側の半径Ｒ２の湾曲面に載っており、Ｒ２はＲ１より大きい。チャンバー内の圧力及び／またはロータ１４の回転により、円筒スリーブ１１は、接触面８に沿ってある程度転がり、数ミクロンの局部的な隙間が、円筒スリーブ１１と接触面８との間に存在することとなる。この隙間内で油膜が形成され、それにより潤滑が確実となる。
【００４６】
図９及び１０は、非切削変形加工によって製造される円筒スリーブ１１の実施形態を示す図である。この製造方法により、円筒スリーブ１１は、とりわけ、板材料が所望の形状及び寸法に到達するまで心棒に押し込むことにより、板材料から正確かつ低コストで製造され得る。この場合、スリーブの焼き入れ後の直径が所望の値を有するように、内径Ｄ１が正確に作られる。このような押し込む方法により、フランジ４１を有するスリーブの底面４３が形成される。接触面８に封止して当接するために、底面４３は、正確に再機械加工されて、たとえば研削可能により封止面４７を形成する。フランジ４１がスリーブ保持具１８に当接するよう適宜研削するので、フランジ４１は、封止面４７から固定距離４２を有する。
【００４７】
封止面４７には、通路４６を介して、円筒スリーブ１１の外周と連通する溝４４がある。図３に関連して述べたように、このことにより、円筒スリーブ１１と円筒板７との間に油膜が形成される。この実施形態においては、封止面４７の直径は溝４４の直径より大きいので、円筒スリーブ１１はこれより大きい支持表面積を有し、円筒スリーブ１１の傾きが制限される。適宜、溝４４より小さい直径を有する溝４５が、封止面４７に配置される場合がある。その結果、円筒スリーブ１１と円筒板７との間で減少する圧力のある表面積が正確に定められる。
【００４８】
上記で述べた円筒スリーブ１１の実施形態においては、円筒スリーブ１１は、１つの材料から作製される構成部品として設計される。適宜、円筒スリーブ１１は、互いに接合された２つの材料から作製される場合もあり、その場合、封止面４７を形成する円筒スリーブ１１の一部分が、摩擦を減少させるために、青銅を含む材料から作製される。この摩擦は、円筒板７に対する円筒スリーブ１１の回転及び滑動から生じる。この場合、円筒スリーブ１１の２つの構成部品間の接合部の形状及び材料の弾力性は、チャンバー９内の液圧により接合部が閉じられるように選択される。
【００４９】
図１１及び１２は、円筒板７に円筒スリーブ１１を締め付けるための締付け装置の代替実施形態を示す図である。上記に示された実施形態においては、円筒スリーブ１１は、外側がスリーブ保持具１８によって取り囲まれる。ロータ１４が急速に回転する場合には、高い遠心力が円筒スリーブ１１に加わる。チャンバー９内の液圧が低いと、円筒スリーブ１１は、低い力で円筒板７に押圧されることになり、遠心力によりスリーブ保持具１８に弾性変形の起きる危険性が生じ、円筒板７と円筒スリーブ１１との間に、容認できない程の漏れが生じる恐れがある。円筒板７の近傍部に締付けスリーブ４８を備えて、図１１及び１２に示されている方法で円筒スリーブ１１を配置すると、このような欠点が回避される。円筒スリーブ開口部２４の内径は、円筒スリーブ１１がピストン１２に従うように円筒板７上で締付けスリーブ４８の周りを滑動し得るような寸法を有し、円筒スリーブ１１は、締付けスリーブ４８のつば部と円筒板７との間で軸方向に囲まれる。図１１及び１２は、締付けスリーブ４８が円筒板７内に固定される方法の２つの例を示す図である。このような状況においては、締付けスリーブ４８が円筒板７に対して軸方向に正確に配置されることが重要である。この場合、締付けスリーブ４８は円筒孔６内に固定されることが好ましい。図１１に示された実施形態においては、締付けスリーブ４８は、円筒孔６内の縁の後ろで締め付ける弾性要素を有して設計される。図１２に示された実施形態においては、締付けスリーブ４８は、強力な圧入で肩部に押圧される。示されている締付けスリーブ４８の実施形態だけでなく、他の実施形態においても、同じ技術効果が達成され得ることは、当業者には自明であろう。
【００５０】
図１３は、図１〜４を参照しながら記述した液圧変圧器と同様の方法で設計された液圧ポンプまたはモータを示す図であり、対応する構成部品には、同一の参照番号が付されている。ポンプまたはモータは、ハウジング６１とカバー５５とから構成される。軸受１がハウジング６１及びカバー５５内に取り付けられ、ロータ軸２は軸受１内の回転軸ｌで回転し得る。カバー５５には、軸端５１が、軸２をモータまたはツールに連結させるために、それを通って突出する開口部がある。軸端５１とカバー５５との間に配置された封止部５３がある。ピストン１２が両側に配置されたロータ１４が、軸２上の軸受１間に配置される。このピストン１２は、円筒板７に連結された円筒スリーブ１１内を、既に上記で述べた方法で移動する。円筒板７は、ロータ軸２に連結され、ロータ軸２と共に回転し、面板４に支持される。面板４と円筒板７との間の表面は、この場合、回転軸ｌに対して直角ではない。面板４は、図４ａに示された方法で取り付けられ、ハウジング６１またはカバー５５内に取り付けられたピンと相互に作用し合う固定穴５２が、最も低い点に設けられ、それにより面板４の回転位置が判断される。
【００５１】
それぞれの面板４に配置された２つの面板孔があり、低圧の孔は、連結通路５４及び低圧管路５９を介して低圧連結部Ｔに連結され、高圧の孔は、連結通路５４及び高圧管路６２を介して高圧連結部Ｐに連結される。示されている実施形態においては、連結通路５４は、６０で交わる前に、近似的に等しい長さを有し、低圧管路５９または高圧管路６２内を通る。ロータ１４の両側の円筒スリーブ１１内のチャンバー９は、２つの収束する連結通路５４に交互に連結され、したがって好ましくない状態が起きた場合には、油が６０で共振し始め、それにより低圧管路５９及び／または高圧管路６２内で圧力ピーク及び過剰な雑音が生じ得る。３つの圧力管路を備えた液圧変圧器を用いた場合にも、過剰な雑音が起きる危険性がある。
【００５２】
この過剰な雑音を制限するために、それぞれの連結通路５４内に適宜、図１３に示されているような共振減衰装置がある。それぞれの共振減衰装置は、油が充填されたチャンバー５７を具備し、小さい断面の通路５６により連結通路５４に連結される。油が充填されたチャンバー５７は、ハウジング６１またはカバー５５内に固定されたカバー５８内の空胴によって形成される。チャンバー５７及び通路５６の寸法は、生じる圧力パルスの周波数及び油の性質に適合される。これらのパラメータを適切に選択することにより、たとえば、ポンプ内の高圧管路６２内のパルスを、５０バールから近似的に１〜３バールに減少することが可能となる。
【００５３】
図１４は、面板４に至る連結通路５４の長さが、ロータ１４の両側で異なる液圧ポンプまたはモータを示す図である。圧力パルスも同様に、程度は少ないものの、このような方法で制限され、たとえばポンプの圧力管路６２内で生じるパルスは、５０バールから１〜３バールのパルスに減少される。しかし、この方法は、液体の性質による影響が減少するという利点を有する。適宜、図１３に示されている共振減衰装置を、図１４に示されている連結通路５４内で用いることも可能である。
【００５４】
二連液圧ポンプ(double hydraulic pump)またはモータの場合に、過剰な雑音を減少させるための設計も、もちろん、必要な場合には、二連液圧変圧器内で起きる恐れのあるパルスを減少させるために用いられる場合がある。
【００５５】
上記で述べた液圧装置の例示的実施形態においては、図に、回転中に楕円形路を表す円筒スリーブ１１と円形路を表すピストン１２とを備えた装置が常に示されている。上記で述べたいくつかの設計上の詳細が、円筒スリーブを組み立ててドラムを形成し、ピストンを配置して、ドラム内に枢動または変位され得る設計、あるいは円筒スリーブ１１が面板４上を移動し得、円筒板７は用いられない設計などの、他の既知の設計においても用いられ得ることは、当業者には自明であろう。たとえば角度βを可変にすることによって達成される可変行程容積を有する、本明細書に記述した例示的実施形態とも組み合わせられ得る他の設計が設計される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】液圧装置の内部を通る断面を示す図である。
【図２】図１に示された液圧装置を示す透視図である。
【図３】円筒スリーブに作用する力を含み、図１の詳細を示す図である。
【図４ａ】ロータ及び円筒板の軸を通る平面を示す概略図である。
【図４ｂ】ロータ及び円筒板の軸を通る平面を示す概略図である。
【図５】液圧装置の第２の実施形態を示す図である。
【図６】第３の実施形態による液圧装置を示す図である。
【図７】円筒板の実施形態の詳細を示す図である。
【図８】円筒板の実施形態の詳細を示す図である。
【図９】液圧装置内で用いられる円筒スリーブの実施形態を示す図である。
【図１０】図９の円筒スリーブの詳細を示す図である。
【図１１】円筒板に円筒スリーブを内部で固定する第１の実施形態を示す図である。
【図１２】円筒板に円筒スリーブを内部で固定する第２の実施形態を示す図である。
【図１３】ポンプまたはモータの第１の実施形態を示す図である。
【図１４】ポンプまたはモータの第２の実施形態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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