(57)【要約】  可変容量液圧装置は、ケーシング内に配置された回転群と、横切って延びるケーシングに固定され、ケーシングの開口を密封する制御ハウジングとを有する。制御ハウジングは制御回路、および回転群に関するパラメータの変化を感知する1対のセンサを収容する。センサのうちの1つが、回転速度を感知するために回転群にバレルに隣接して配置され、その他が斜板の変位を感知する。制御ハウジングが、制御バルブ、および制御バルブに流体を供給するアキュムレータを収容する。
2007522387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転式液圧装置であって、ハウジングと、前記ハウジング内に配置され、それぞれのシリンダ内で摺動可能なピストンの間に形成された複数の可変容量チャンバを含む回転群であって、前記ピストンが、前記チャンバの容量を変化させるために前記バレルの回転時に前記シリンダに対して変位可能であり、それによって、回転群が回転すると入口ポートから出口ポートに前記チャンバを通る流体の流れを誘導する回転群と、前記シリンダ内の前記ピストンのストロークを調整し、それによって前記機械の容量を調整するために前記回転群に作用可能なアクチュエータ、前記アクチュエータ用の流体供給部、および前記アクチュエータへの流れを制御するために前記流体供給源と前記アクチュエータの間に置かれた制御バルブを備える調整アセンブリと、を有し、前記流体供給部が、加圧流体の供給源と、前記供給源からの加圧流体を蓄積するための液圧アキュムレータと、前記アキュムレータと前記供給源の間にあり、前記供給源での圧力が前記アキュムレータの圧力よりも低下したときに前記アキュムレータから前記供給源への流れを防止するためのチェックバルブと、を備えることを特徴とする回転式液圧装置。
【請求項２】
前記制御バルブが閉心バルブであり、前記アクチュエータに、および前記アクチュエータから流れるのが防止される中央位置から、前記アクチュエータに前記アキュムレータから流れることができるようにする第1の位置、および前記アクチュエータからドレンに流れることができるようにする第2の位置へ動作可能である請求項2に記載の回転式液圧装置。
【請求項３】
1対のアクチュエータが前記調整アセンブリで利用され、前記バルブが前記第1の位置にあるとき前記アクチュエータのうちの一方が前記バルブを介して前記アキュムレータに連結され、前記アクチュエータの他方がドレンに連結され、前記バルブが前記第2の位置にあるとき、前記アクチュエータの前記一方がドレンに連結され、前記アクチュエータの前記他方が前記バルブを介して前記アキュムレータに連結される請求項2に記載の回転式液圧装置。
【請求項４】
前記それぞれのアクチュエータが単動である請求項3に記載の回転式液圧装置。
【請求項５】
前記それぞれのアクチュエータが、シリンダ内で変位可能なピストンを有するリニアアクチュエータである請求項4に記載の回転式液圧装置。
【請求項６】
前記それぞれのアクチュエータが、前記アクチュエータを最大容量に付勢するばねを備える請求項5に記載の回転式液圧アクチュエータ。
【請求項７】
前記アキュムレータに加圧流体がないとき前記調整アセンブリを最大容量の位置に移動させるために、前記ばねの前記一方が他方よりも大きなバイアスを有する請求項6に記載の回転式液圧アクチュエータ。
【請求項８】
前記アキュムレータが、ばね付勢に対して流体圧を加えることによってシリンダ内で変位可能なピストンを備える請求項1に記載の回転式液圧装置。
【請求項９】
制止部が前記ピストンの変位を制限するために設けられ、したがって前記ばねによって加えられる力を制限する請求項8に記載の回転式液圧装置。
【請求項１０】
前記ばねが前記シリンダ内に配置された機械式ばねである請求項9に記載の回転式液圧装置。
【請求項１１】
前記ばねがコイルばねであり、前記制止部が前記シリンダ内に配置され、前記コイルばねを貫通して延びる請求項10に記載の回転式液圧装置。
【請求項１２】
前記バルブおよび前記アキュムレータがそれぞれ、前記ハウジングのそれぞれのボア内に配置され、内部ギャラリによって相互連通された請求項1に記載の回転式液圧装置。
【請求項１３】
前記加圧流体の供給源が前記ポートのうちの1つから導かれる請求項12に記載の回転式液圧アクチュエータ。
【請求項１４】
前記ポートのうちの前記1つが内部ボアによって前記アキュムレータに連結され、前記チェックバルブが前記内側のボア内に配置された請求項13に記載の回転式液圧装置。
【請求項１５】
前記内部ボアが前記アキュムレータおよび前記バルブの両方に流体を送るために前記内部ギャラリに連結された請求項14に記載の回転式液圧装置。
【請求項１６】
前記バルブが、前記ピストンの前記行程を調整するための制御信号がないときに前記バルブを通る流体の流れを防止する閉心バルブである請求項15に記載の回転式液圧装置。
【請求項１７】
前記調整アセンブリが1対のアクチュエータを備え、前記バルブが前記供給源から前記アクチュエータの一方に流体を供給し、前記アクチュエータの他方をドレンに連結するように動作する請求項16に記載の回転式液圧装置。
【請求項１８】
ハウジングと、前記ハウジング内に回転可能に装着され、バレル、前記バレルのシリンダ内で軸方向に摺動可能な複数のピストン、および前記ピストンに係合し、前記バレルが前記ハウジング内で回転するとその往復運動を誘発する斜板アセンブリを備える回転群と、前記バレルと前記ハウジングの間に置かれ、前記シリンダのそれぞれの1つを入口ポートおよび出口ポートと交互に連結するのに効果的なポートプレートと、前記斜板と前記ピストンの間で作動して、その間に負荷を伝達するスリッパアセンブリを備え、前記スリッパアセンブリが前記斜板と係合可能な平面の支承表面、および前記ピストンの部分的に球面の凹部と係合可能な球面軸受を有する基部を備える液圧装置。
【請求項１９】
前記ピストンが管状であり、前記スリッパアセンブリが前記ピストンから前記平面の支承部に前記基部を貫通して延びる通路を備えて、そこに流体を供給する請求項18に記載の装置。
【請求項２０】
スリッパアセンブリの前記基部が前記ピストンの直径よりも大きな直径を有し、前記スリッパが複数のアパーチャを有するプレートによって前記斜板と係合して保持され、そのそれぞれが前記ピストンのそれぞれの1つを受け、前記基部のそれぞれの1つに部分的に重なる縁辺部を有する請求項19に記載の装置。
【請求項２１】
前記斜板が平面の面をもたらす環状の挿入部を備え、その面を前記スリッパアセンブリが摺動することができる請求項20に記載の装置。
【請求項２２】
回転式液圧装置のピストンアセンブリ用のスリッパアセンブリであって、前記スリッパアセンブリが、斜板と係合するために一方の側に配置された平面の支承表面を有する基部と、前記ピストンの部分的に球面の凹部と係合するために反対に向いて配置された球面軸受とを備えるスリッパアセンブリ。
【請求項２３】
通路が前記球面軸受および前記基部を貫通して延びる請求項22に記載のスリッパアセンブリ。
【請求項２４】
前記基部が前記反対に向いた側面から突出するスピゴットを備え、前記球面軸受が前記スピゴットに受けられる請求項23に記載のスリッパアセンブリ。
【請求項２５】
前記球面軸受が、前記スピゴットを受けるための貫通ボアと、前記スピゴットに前記球面軸受を保持するために前記スピゴットが拡張できるようにするカウンタボアとを有する請求項24に記載のスリッパアセンブリ。
【請求項２６】
前記通路が前記スピゴットを貫通して延びる請求項24に記載のスリッパアセンブリ。
【請求項２７】
回転液圧装置用のピストンアセンブリであって、その一方の端部に球面の凹部と、一方の側に平面の支承表面、およびその反対に向いた側に球面軸受を有する基部を備えるスリッパアセンブリとを有するピストンを備え、前記球面軸受が、前記ピストンアセンブリとスリッパアセンブリとの間で制限された枢動を行うために前記球面の凹部内に配置されたピストンアセンブリ。
【請求項２８】
前記球面の凹部が前記球面軸受の半径よりも大きな深さを有し、前記凹部の壁が前記球面軸受の均分円を超えて延出し、前記凹部内に前記球面軸受を固定するためにそこに合致する請求項27に記載のピストンアセンブリ。
【請求項２９】
スピゴットが前記基部の前記反対に向いた側面から延出し、前記球面軸受が前記スピゴットに固定された請求項28に記載のピストンアセンブリ。
【請求項３０】
前記球面軸受が、前記スピゴットを受けるための貫通ボアと、前記スピゴットに前記球面軸受を保持するために前記スピゴットが拡張できるようにするカウンタボアとを有する請求項29に記載のピストンアセンブリ。
【請求項３１】
前記ピストンが管状である請求項29に記載のピストンアセンブリ。
【請求項３２】
液圧流体が前記ピストンの内部から前記平面の支承面に流れることができるように、通路が前記基部を貫通して延びる請求項31に記載のピストンアセンブリ。
【請求項３３】
回転式液圧装置用のピストンアセンブリを形成する方法であって、前記キャビティの直径よりも大きな軸方向深さに部分的に球面のキャビティをピストンの一方の端部に形成するステップと、その中にスリッパアセンブリの相補的な球面軸受を挿入するステップと、前記球面軸受の表面に合致するように前記キャビティの壁を変形させるステップと、を含む方法。
【請求項３４】
前記壁を変形させる前記ステップが、前記壁が前記表面に合致した後に、前記球面軸受の均分円の周りに径方向の負荷を加えるステップを含む請求項33に記載の方法。
【請求項３５】
基部のスピゴットを前記球面軸受に形成されたボアに挿入するステップ、および前記ボア内で前記スピゴットを径方向に拡張することによって前記スピゴットを固定するステップと、を含む請求項34に記載の方法。
【請求項３６】
ハウジングと、バレルおよび前記バレル内に形成されたシリンダ内で摺動可能な複数のピストンを備える前記ハウジング内の回転群と、前記バレルが回転すると入口ポートと出口ポートの間で流体を移送するための前記シリンダのうちのそれぞれの1つにその往復運動を誘発するために前記ピストンに作用可能な斜板と、前記ハウジングに対する斜板の配置を調整するために前記斜板に作用可能であり、それによって、前記シリンダ内の前記ピストンの行程を変化させるアクチュエータとを備え、前記斜板が、前記ハウジングの相補形の表面と係合可能な支承表面と前記表面との間に置かれた流体軸受とを有する回転式油圧装置。
【請求項３７】
前記流体軸受が前記ポートのうちの1つから流体を供給される請求項36に記載の回転式液圧装置。
【請求項３８】
前記ポートでの圧力が変化すると流体の所定の流れを維持するために、圧力補償流量制御バルブを通って前記流体が供給される請求項37に記載の回転式液圧装置。
【請求項３９】
前記流体軸受が、前記表面の間に形成された1対の凹部を備え、流体が前記それぞれの凹部に供給される請求項38に記載の回転式液圧装置。
【請求項４０】
前記凹部が前記ポートとほぼ整列した請求項38に記載の回転式液圧装置。
【請求項４１】
前記凹部が前記ポートをブリッジする請求項38に記載の回転式液圧装置。
【請求項４２】
前記凹部が、前記ピストンを前記ポートのそれぞれの1つに連結することによって前記斜板にかけられた力を均衡させるために軸受領域をもたらすように構成された請求項38に記載の回転式液圧装置。
【請求項４３】
前記表面の少なくとも1つが前記表面の間の摩擦を低減するために、そこに施された被覆を有する請求項36に記載の回転式液圧装置。
【請求項４４】
前記被覆が前記軸受表面に施された請求項43に記載の回転式液圧装置。
【請求項４５】
前記被覆がポリマーである請求項43に記載の回転式液圧装置。
【請求項４６】
前記ポリマーがナイロンである請求項45に記載の回転式液圧装置。
【請求項４７】
前記ナイロンが、タイプIIのポリアミド樹脂から形成される請求項46に記載の回転式液圧装置。
【請求項４８】
前記軸受表面が部分的に円筒形である請求項36に記載の回転式液圧装置。
【請求項４９】
前記軸受表面が前記表面の間の摩擦を低減するためにポリマーによって被覆された請求項48に記載の回転式液圧装置。
【請求項５０】
流体が前記ポートのうちの1つから前記流体軸受に供給される請求項48に記載の回転式液圧装置。
【請求項５１】
前記ポートでの圧力が変化すると所定の流体の流れを維持するために、圧力補償流量制御バルブを通って前記流体が供給される請求項50に記載の回転式液圧装置。
【請求項５２】
前記斜板が前記支承表面の反対に向いた平面の表面を有し、前記ピストンが前記平面の表面に受け止められる請求項48に記載の回転式液圧装置。
【請求項５３】
前記それぞれのピストンがユニバーサル継手によってピストン本体に固定されたスリッパを備え、前記バレルが回転すると前記スリッパが前記平面の表面に係合して、それに対して摺動する請求項36に記載の回転式液圧装置。
【請求項５４】
前記平面の表面が、前記斜板の本体内に配置された環状の挿入部によってもたらされる請求項36に記載の回転式液圧装置。
【請求項５５】
前記スリッパが、アパーチャをその中に有する保持プレートによって前記平面の表面と接触して保持されて、前記ピストンを収容し、前記保持プレートを前記斜板本体に安全に締付ける請求項54に記載の回転式液圧装置。
【請求項５６】
前記アクチュエータが、前記斜板上に間隔をおいた位置で作動する1対のモータを備える請求項36に記載の回転式液圧装置。
【請求項５７】
前記モータが、前記斜板の回転の中心の両側で前記斜板に係合する請求項56に記載の回転式液圧装置。
【請求項５８】
前記斜板が部分的に円筒形の軸受表面と、前記ピストンによって係合される反対に向いた平面を有する本体を備え、前記部分的に円筒形の支持面が前記斜板の回転軸を形成し、前記モータが前記回転軸の両側で前記平面の面を係合して、前記斜板に対して両方向に回転を与える請求項56に記載の液圧装置。
【請求項５９】
それぞれの前記モータが、それに流体圧を加えるとアクチュエータのシリンダから延出可能な作動ピストンを有するリニアモータを備える請求項58に記載の液圧装置。
【請求項６０】
それぞれの前記作動ピストンが前記平面の面から突出する凸形の当接部に係合して、前記斜板が回転すると前記当接部の上に前記作動ピストンの回転係合をもたらす請求項59に記載の液圧装置。
【請求項６１】
ハウジングと、バレルおよび前記バレル内に形成されたシリンダ内で摺動可能な複数のピストンを備える前記ハウジング内の回転群と、前記バレルが回転すると入口ポートと出口ポートの間に流体を移送するための前記シリンダのうちのそれぞれの1つにその往復運動を誘発するために前記ピストンに作用可能な斜板と、前記ハウジングに対する斜板の配置を調整するために前記斜板に作用可能であり、それによって、前記シリンダ内の前記ピストンの行程を変化させるアクチュエータとを備え、前記斜板が、部分的に円筒形の軸受面、および前記ピストンによって係合される反対に向いた平面の面を有する本体を備え、前記部分的に円筒形の軸受面が前記斜板の回転軸を形成し、前記アクチュエータが、前記斜板と反対の方向に回転を誘発するために、前記回転軸の両側の前記平面の面にそれぞれ係合する1対のモータを備える回転式液圧装置。
【請求項６２】
前記モータが、前記ハウジング内で前記バレルの回転軸に平行にかつ離隔して配置された請求項61に記載の液圧装置。
【請求項６３】
それぞれの前記モータが、それに流体圧を加えるとアクチュエータのシリンダから延出可能な作動ピストンを有するリニアモータを備える請求項62に記載の液圧装置。
【請求項６４】
それぞれの前記作動ピストンが前記平面の面から突出する凸形の当接部に係合して、前記斜板が回転すると前記当接部の上に前記作動ピストンの回転係合をもたらす請求項63に記載の液圧装置。
【請求項６５】
前記当接部が、前記本体内の部分的に円筒形の凹部に挿入される円筒形のピンによってもたらされる請求項64に記載の液圧装置。
【請求項６６】
前記ハウジングが、前記斜板の前記本体を受けるための相補形の軸受面を有するケーシングを備え、前記モータが前記ケーシングと前記斜板の間で作動するように前記ケーシングに固定される請求項65に記載の液圧装置。
【請求項６７】
前記モータがそれぞれ、前記ケーシングのボア内に固定されている請求項66に記載の液圧装置。
【請求項６８】
前記モータがそれぞれ、アクチュエータのシリンダ、および前記アクチュエータのシリンダから延出する作動ピストンを備え、前記アクチュエータのシリンダが前記ボアのそれぞれの1つに固定されている請求項67に記載の液圧装置。
【請求項６９】
流体軸受が前記軸受面の間で作動する請求項66に記載の液圧装置。
【請求項７０】
前記軸受に対して所定の流量を維持するために、流体が流量制御バルブによって前記流体軸受に供給される請求項69に記載の液圧装置。
【請求項７１】
流体が前記ポートの1つから前記流体軸受に供給され、前記ポートの前記圧力が変動すると前記所定の流量を維持するために、前記流量制御バルブが圧力補償される請求項70に記載の液圧装置。
【請求項７２】
前記流体軸受が、加圧流体を受けるために前記表面の少なくとも1つに1対の凹部を備える請求項71に記載の液圧装置。
【請求項７３】
前記凹部が前記ポートのそれぞれの1つと整列する請求項72に記載の液圧装置。
【請求項７４】
少なくとも1つの前記表面が、前記表面の間の摩擦を低減させるためにそこに施された被覆を有する請求項73に記載の回転式液圧装置。
【請求項７５】
前記被覆が前記軸受表面に施された請求項74に記載の回転式液圧装置。
【請求項７６】
前記被覆がポリマーである請求項75に記載の回転式流体装置。
【請求項７７】
前記ポリマーがナイロンである請求項76に記載の回転式液圧装置。
【請求項７８】
前記ナイロンがタイプIIのポリアミド樹脂から形成される請求項77に記載の回転式液圧装置。
【請求項７９】
ハウジングと、バレルおよび前記バレル内に形成されたシリンダ内で摺動可能な複数のピストンを備える前記ハウジング内の回転群と、前記バレルが回転すると入口ポートと出口ポートの間に流体を移送するための前記シリンダのうちのそれぞれの1つにその往復運動を誘発するために前記ピストンの上で作動可能な斜板と、1つの軸の周りで前記ハウジングに対して回転するために前記ハウジング内の前記斜板を支持するための軸受アセンブリと、前記ハウジングに対する斜板の配置を調整するために前記斜板上で作動可能であり、それによって、前記シリンダ内の前記ピストンの行程を変化させるアクチュエータとを備え、前記斜板が前記ピストンによって係合された平面の面、および前記平面の面から突出する1対の凸形の当接部を有する本体を備え、前記アクチュエータが1対のモータを備え、各モータが前記回転軸の両側で前記平面の面の前記凸形の当接部のそれぞれの1つを係合して前記斜板に両方向の回転を与え、前記斜板が調整されるとき、前記凸形の当接部が前記斜板の前記モータの回転係合をもたらす回転式液圧装置。
【請求項８０】
前記モータがそれぞれ、前記当接部のそれぞれの1つと係合可能な作動ピストンを備える請求項79に記載の液圧装置。
【請求項８１】
前記当接部が、前記斜板の部分的に円筒形のボア内に受けられる円筒形のピンによって設けられる請求項80に記載の液圧装置。
【請求項８２】
前記軸受アセンブリが、前記回転軸を形成するために、前記平面の面の反対に向いた前記斜板の部分的に円筒形の軸受面、および前記ハウジングの相補形の面を備える請求項81に記載の液圧装置。
【請求項８３】
流体軸受が前記表面の間に置かれた請求項82に記載の液圧装置。
【請求項８４】
少なくとも1つの前記表面が、前記表面の間の摩擦を低減させるためにそこに施された被覆を有する請求項82に記載の回転式液圧装置。
【請求項８５】
前記被覆が前記軸受表面に施される請求項84に記載の回転式液圧装置。
【請求項８６】
前記被覆がポリマーである請求項85に記載の回転式液圧装置。
【請求項８７】
前記ポリマーがナイロンである請求項86に記載の回転式液圧装置。
【請求項８８】
前記ナイロンがタイプIIのポリアミド樹脂から形成される請求項87に記載の回転式液圧装置。
【請求項８９】
前記作動ピストンが前記ケーシングに固定されたアクチュエータのシリンダに摺動的に受けられる請求項80に記載の液圧装置。
【請求項９０】
前記アクチュエータのシリンダが前記ハウジングのボア内に配置される請求項89に記載の液圧装置。
【請求項９１】
ケーシング、前記ケーシング内に配置され、前記ハウジング内で回転可能なバレルを備え、前記バレルのシリンダ内で軸方向に摺動可能な複数のピストンを有する回転群、前記ピストンに係合し、1対のポートの間に流体を移送するために前記バレルが回転すると、その往復運動を誘発するための斜板アセンブリを備えるハウジングと、前記バレルに対する斜板の配置を調整するために前記斜板上で作動し、それによって、前記バレル内の前記ピストンの行程を調整するアクチュエータと、前記回転群のパラメータを示す、そこへの少なくとも1つの感知された入力を有する制御回路から得られた制御信号に応答して前記アクチュエータへの流れを制御するバルブとを有し、前記制御回路が、前記ケーシングに固定され、前記ケーシング内のアパーチャを密封するために前記アパーチャの間にわたって延出する内側に向けられた表面、および前記表面に配置され、前記パラメータを感知するために前記回転群と機能的に組み合わされているセンサアセンブリを有する制御ハウジング内に配置された回転式液圧装置。
【請求項９２】
前記パラメータが前記バレルの回転である請求項91に記載の装置。
【請求項９３】
前記バレルが回転し、前記センサを通過すると時変信号を提供する磁気素子を備え、前記センサが前記バレルの回転を感知するために磁界の変化に応答する請求項92に記載の装置。
【請求項９４】
前記センサがホール効果センサであり、前記磁気素子が前記バレルに配置されて固定された歯付きリングである請求項93に記載の装置。
【請求項９５】
前記歯付きリングが前記バレルから径方向に突出する請求項95に記載の装置。
【請求項９６】
前記センサが前記表面のボア内に配置され、電気リード線が前記センサから延びて前記制御ハウジングに入る請求項94に記載の装置。
【請求項９７】
前記制御回路が、前記ポートのうちの1つの流体の圧力を示す信号を受け取る請求項91に記載の装置。
【請求項９８】
前記制御回路が、前記ポートのうちの1つの流体の温度を示す信号を受ける請求項91に記載の装置。
【請求項９９】
前記センサが、前記ケーシングの前記斜板の配置の変化に応答する請求項91に記載の装置。
【請求項１００】
1つの部材が、前記斜板を調整すると前記表面に対して移動可能であるように前記斜板と協働し、前記センサが前記部材の移動によって誘導される磁場の変化に応答する請求項99に記載の装置。
【請求項１０１】
前記センサが、前記表面のボア内に配置され、電気リード線が前記ボアを通って前記センサから延び、前記制御ハウジングに入る請求項100に記載の装置。
【請求項１０２】
前記部材が、前記制御ハウジング内で摺動可能に支持され、そこから延出して前記斜板アセンブリと係合する請求項101に記載の装置。
【請求項１０３】
前記センサがホール効果センサである請求項102に記載の装置。
【請求項１０４】
前記部材が、その回転軸に対して偏心した位置で前記斜板アセンブリと係合可能であり、かつ前記制御ハウジングのボア内で摺動可能であるピンであり、前記ピンが、前記ボア内の前記ピンの移動が前記センサに変化する磁場をもたらすように、前記センサに隣接した位置に磁石を担持する請求項102に記載の装置。
【請求項１０５】
前記制御回路が前記部品のうちの1つの流体の圧力を示す信号を受ける請求項99に記載の装置。
【請求項１０６】
前記制御回路が、前記部品のうちの1つの流体の温度を示す信号を受け取る請求項99に記載の装置。
【請求項１０７】
前記バルブが前記制御ハウジング内に配置された請求項91に記載の装置。
【請求項１０８】
前記バルブが、電気的に制御されたオペレータおよび前記オペレータによって移動可能なスプールを備え、前記スプールが前記ハウジングのボア内のバルブケージ内に配置され、内部通路を介して前記アクチュエータと連通する請求項107に記載の装置。
【請求項１０９】
前記オペレータが、前記制御ハウジング内で前記制御回路に連結されている請求項108に記載の装置。
【請求項１１０】
液圧アキュムレータが前記制御ハウジング内に配置され、システム圧力ポートと平行に前記バルブと液圧的に連通して、そこに圧力を供給する請求項107に記載の装置。
【請求項１１１】
前記アキュムレータが、前記制御ハウジング内の円筒形ボア、およびばね要素に対して前記円筒形のボア内で摺動可能な変位可能ピストンによって形成される請求項110に記載の装置。
【請求項１１２】
制止部が、前記円筒形のボア内で前記変位可能なピストンの移動を制限して、前記変位可能なピストンに対して前記ばねによって加えられる力を制限する請求項111に記載の装置。
【請求項１１３】
前記制御ハウジングが基部および直立する外周のスカート部を備え、前記基部が前記表面によって範囲を定められ、前記スカート部が前記バルブ用の前記ボアと前記アキュムレータとを備える請求項110に記載の装置。
【請求項１１４】
前記制御回路が、前記スカート部および前記基部によって形成されるキャビティ内に配置される請求項113に記載の装置。
【請求項１１５】
前記制御回路が前記部品のうちの1つの流体の圧力を示す信号を受け取る請求項114に記載の装置。
【請求項１１６】
前記制御回路が、前記部品のうちの1つの流体の温度を示す信号を受け取る請求項114に記載の装置。
【請求項１１７】
ハウジングと、前記ハウジング内で回転可能に装着され、バレル、および前記バレルのシリンダ内で軸方向に摺動可能な複数のピストンを備える回転群と、前記ピストンを係合し、前記バレルが前記ハウジング内で回転するとその往復運動を誘発するための斜板アセンブリと、前記バレルと前記ハウジングの間に置かれ、前記シリンダのうちのそれぞれの1つを入口ポートおよび出口ポートと交互に連結するのに効果的なポートプレートとを備え、前記ポートプレートが、付勢されて前記バレルおよび前記ハウジングの一方の密封面と係合する面を有し、前記ポートプレートと前記バレルおよび前記ハウジングの前記他方との間に延出し、それらと密封係合する環状のスリーブによって前記バレルおよび前記ハウジングの他方に連結され、それによって、前記ハウジングに対して前記バレルが回転すると、前記面が前記付勢によって密封した接触に維持され、前記環状のスリーブによって前記ポートプレートと前記バレルおよび前記ハウジングの前記他方との間の位置合わせ不良が調整される液圧装置。
【請求項１１８】
前記付勢が、径方向に間隔を置いた位置で前記ポートプレートに作用する1対のばねセットによってもたらされる請求項117に記載の装置。
【請求項１１９】
前記ばねセットの1つが、前記ポートプレートの径方向内側の位置で作用する円錐ばねである請求項118に記載の装置。
【請求項１２０】
前記ばねセットの前記他方が、前記ポートプレートの周りに円周上に間隔を置いて配置された複数の圧縮ばねを備える請求項119に記載の装置。
【請求項１２１】
前記ポートプレートが前記バレルと共に回転し、前記面が前記ハウジングに設けられる請求項117に記載の装置。
【請求項１２２】
前記環状のスリーブが、それぞれの前記シリンダの中に配置された請求項121に記載の装置。
【請求項１２３】
前記スリーブが、前記シリンダ内で密封リングによって密封され、前記シリンダに対して軸方向に摺動可能である請求項122に記載の装置。
【請求項１２４】
前記付勢が、径方向に間隔を置いた位置で前記ポートプレートに作用する1対のばねセットによってもたらされる請求項122に記載の装置。
【請求項１２５】
前記ばねセットの1つが、前記ポートプレートの径方向内側の位置で作用する円錐ばねである請求項124に記載の装置。
【請求項１２６】
前記ばねセットの前記他方が、前記ポートプレートの周りに円周方向に間隔を置いて配置された複数の圧縮ばねを備える請求項125に記載の装置。
【請求項１２７】
圧縮ばねが、それぞれの対の隣接するシリンダの間に配置される請求項126に記載の装置。
【請求項１２８】
流体動力軸受が、前記ポートプレートと前記ハウジングの間に設けられる請求項121に記載の装置。
【請求項１２９】
前記ポートプレートが前記ハウジングに固定され、前記面が前記バレルに設けられる請求項117に記載の装置。
【請求項１３０】
前記付勢が、前記プレートと前記ハウジングの間で作用する1対の円周方向に間隔をおいて配置されたばねによってもたらされる請求項129に記載の装置。
【請求項１３１】
前記ばねがそれぞれのチャンバに配置され、前記バレルによって前記プレートにかけられた液圧力を均衡させるために、前記バレルが回転すると前記チャンバが選択的に前記シリンダに連結される請求項130に記載の装置。
【請求項１３２】
前記チャンバが、前記プレートの制限された流路によって前記シリンダに連結される請求項131に記載の装置。
【請求項１３３】
前記プレートが入口ポートおよび出口ポートを有し、そのそれぞれが前記プレートで円周方向に延び、前記チャンバが前記ポートの間に配置された請求項132に記載の装置。
【請求項１３４】
前記制限された流路が前記チャンバと連通するために、前記プレートに形成されたオリフィスである請求項133に記載の装置。
【請求項１３５】
前記バレルが、前記ハウジングを貫通して延出するシャフトに装着され、キーによってそこに固定される請求項117に記載の装置。
【請求項１３６】
前記バレルが、前記シャフトによって形成された肩部によって前記シャフトに軸方向に配置される請求項135に記載の装置。
【請求項１３７】
アクチュエータが前記バレルに対するその配置を調整するように前記斜板上に作用し、それによって、前記バレルの前記ピストンの行程を調整する請求項135に記載の装置。
【請求項１３８】
前記回転群のパラメータを示す、少なくとも1つの感知されたそこへの入力を有する制御回路から得られる制御信号に応答して、バルブが前記アクチュエータへの流れを制御する請求項137に記載の装置。
【請求項１３９】
前記感知された入力が、前記ハウジングでの前記バレルの回転を含む請求項137に記載の装置。
【請求項１４０】
前記バレルが、前記ハウジングのセンサと協働するために前記バレルの周りに延出する歯付きリングを備え、前記バレルが回転すると時変信号を供給する請求項138に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液圧(hydraulic)装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械的エネルギーを流体エネルギーに変換し、またその逆に変換するのに使用できる、多くの異なるタイプの液圧装置がある。そのような装置は、機械的なエネルギーが流体の流れに変換されるポンプ、または流体の流れに含まれるエネルギーが機械的なエネルギーに変換されるモータとして使用できる。いくつかのより高度な液圧装置は、可変容量装置、特に回転をピストンの軸方向の変位に変換し、またはその反対を行うために傾斜板を利用するものである。
【０００３】
そのような装置は一般に、斜板ポンプまたは斜板モータと呼ばれ、それらは比較的高い圧力の下で、およびかなり流れの広い範囲にわたって流体を扱うことができる性質を有する。そのような機械の独自の利点は、それに課せられた、異なる条件に対して補償するための機械の容量を調整する能力を持つことである。
【０００４】
しかし、斜板装置は、大きな流体的、および機械的な力に耐えるように製造する必要のある、回転および往復運動要素を備え、機械的に比較的複雑なものである。これらの制約は、機械的な流体的な損失による効率の低下を招き、機械的な非効率および要求される構成要素の寸法および質量による制御分解能の低下を招き、また製造が複雑なことにより装置を比較的高価にする。
【０００５】
可変容量装置として使用する場合、斜板は、位置、移動量、または加えられる力のいずれかの、装置の構成要素の所望の動作を達成するように調節される。
【０００６】
斜板の移動は通常、斜板上の圧縮ばねによって作動するアクチュエータに流体を供給するバルブによって制御される。バルブに対する制御信号は、セット制御装置および一般に、感知されたパラメータによって提供されるフィードバックから生成される。その最も単純な形式では、フィードバックはオペレータによって提供され、そのオペレータは単にバルブを開閉して、構成要素の所望の移動または位置決めを遂行する。しかし、より高度な制御では、予め選定されたパラメータを感知し、バルブ・制御装置にフィードバック信号を提供する。バルブ制御装置は、機械式、液圧式であることができるが、より一般的には、行われる制御機能においてより多くの機能性をもたらす電子式であることができる。
【０００７】
斜板の制御は、感知されたパラメータの変化に対するシステムの応答によって広範囲に決定される。効果的な応答を得るために、バルブは常時、斜板を制御するアクチュエータに、圧力下にある流体を供給することができる必要がある。しかし同時に、装置に、または装置によって送出される流体の圧力は変化し、したがって最適の状態の圧力の供給源が得られない可能性がある。加圧流体を提供する一般的な技術は、セパレートチャージポンプの使用であるがこれは費用がかかり効率的でない。
【０００８】
装置の応答は、その動作中に機械に存在する機械的な、および流体的な損失にも依存する。機械的に効率的でない装置は、装置の負荷が変化し、動的および静的な動作特性が大きく異なる可能性があり、その結果、応答が予測しにくくなるので、一貫した応答にならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は上記の欠点を取り除き、または軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の1つの態様によれば、ハウジングと、ハウジング内に配置された回転群(rotating group)を有する回転液圧装置が提供される。回転群は、それぞれのシリンダ内で摺動可能なピストンの間に形成される複数の可変容量チャンバを備える。ピストンは、チャンバの容積を変えるためにバレルの回転時にシリンダに対して変位可能であり、それによって、回転群が回転すると入口ポートから出口ポートにチャンバを通る流体の流れを起こす。調整アセンブリは、シリンダ内のピストン行程を調整するために回転群上で動作可能なアクチュエータを備え、それによって、装置の容量を調整する。流体の供給がアクチュエータにもたらされ、制御バルブが流体供給部とアクチュエータの間に差し込まれて、アクチュエータへの流れを制御する。流体の供給は加圧流体の供給源、および供給源からの加圧流体を蓄積するための液圧アキュムレータを備える。アキュムレータと供給源の間にチェックバルブが配置されて、前記供給源で圧力が前記アキュムレータの圧力より下に低下したとき、アキュムレータから供給源への流れを防止する。
【００１１】
好ましくは、制御バルブは閉心バルブであり、アクチュエータに、およびアクチュエータから流れるのが防止される中央位置から、アクチュエータにアキュムレータから流れることができるようにする第1の位置、およびアクチュエータからドレンに流れることができるようにする第2の位置に動作可能である。
【００１２】
次に、本発明の実施形態を、添付図面を参照して例としてのみ説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図1から図4を参照すると、液圧装置10は、ケーシング14から形成されたハウジング12、端部プレート16、および制御ハウジング18を備える。ケーシング14はその上側に開口15と、開口15の周りの平面の密封表面17を備える。制御ハウジング18は、開口15を横切って延び、ケーシング14に固定された下側表面19を有する。制御ハウジング18、端部プレート16、およびケーシング14は、内部キャビティ20を形成し、その中に装置10の回転群22が配置される。
【００１４】
図3、図4、図5および図6で理解されるように、回転群22は、転がり軸受アセンブリ26上のケーシング14に回転式に支持され、シールアセンブリ28によって密封された駆動シャフト24を備える。駆動シャフト24の一端は、ケーシングから突出し、駆動または被駆動構成要素(図示されない)、たとえば、エンジン、電気モータ、またはホイールアセンブリに連結するためのキー30の形の駆動カプリングを備える。駆動シャフト24の反対側の端部32は、端部プレート16のボア36内に配置された転がり軸受34内に支持されている。したがってシャフト24は、ハウジング12の長手方向の軸A-Aに沿って自由に回転できる。
【００１５】
バレル40は、シャフト24に形成されたキーウェイ44に配置されたキー42によってシャフト24に固定されている。バレル40は同様に、バレル40がシャフト24を軸方向に摺動し、駆動シャフト24に形成された肩部48に当接できるようにするキーウェイ46を有する。バレル40は、シャフト24の軸の周りに均一の間隔で配置され、対向した端面52,54の間に延びる1組の軸方向のボア50を備えている。図9でより詳細に理解できるように、各ボア50は下記により詳細に説明されるピストンアセンブリ58用の滑り軸受を提供するために銅製のスリーブ56によってライニングされている。
【００１６】
歯付きリング60が端面52に隣接してバレル40の外面に固定されている。歯付きリング60は、それぞれが四角の区画を備え、バレル40に締まり嵌めする均一の間隔で配置された1組の歯62を有する。バレル40はアルミニウムから形成され、歯付きリング60は磁性体から形成される。バレル40は、歯62がバレル40の周囲の表面から径方向に突出するように、リング60に隣接して縮小した直径を有する。
【００１７】
ポートプレート64が端面54に隣接して配置され、バレル40のボア50に対応する位置に一連のポート66を有する。ポートプレート64はバレル40と端部プレート16の間に配置され、コイルばね68および円錐ワッシャ70によって付勢されて端部プレート16と係合する。コイルばね68は、プレート64の径方向外側部分を付勢して、端部プレート16と係合させるために、バレル40の径方向外側の位置で、隣接するボア50の間に配置される。図9でより明白に理解されるように、円錐ワッシャ70は、バレル40の径方向内側部分に配置され、その径方向外側端部は、ポートプレート64に形成された凹部72に受けられて、内側部分を端部プレート16に押し付ける。したがって、ポートプレート64は、バレル40に対して軸方向に自由に浮動することができる。
【００１８】
ボア50とポート66の間に流体の移送をもたらすために、環状のスリーブ74が各ボア50の内側に配置され、Oリング76によって密封される。スリーブ74の両側の端部は、図9で最も良く分かるように、ポート66の円形の凹部67に受けられ、スリーブ74に設けられた肩部68によって軸方向に配置される。したがって、液密の密封がバレル40とポートプレート64の間に設けられる。ポート66は、端部プレート16に形成された導管78,79と協働するために、ボア50に面する円形の断面から弓形のスロットに円滑に変形する。
【００１９】
図8で最も容易に理解されるように、端部プレート16はボア36の周りに配置された一対のキドニポート80,82を有する。キドニポート80,82は、それぞれボア50に入りそこから出て行く流体に圧力およびサクション導管78,79を連結する。端部プレート16は、端部プレート16から直立し、シャフト24の軸の周りの同心円状のバンドに形成された1組の径方向の溝86を有する円形の軸受面84を有する。溝86は、ポートプレート64と面84の間に相対的な回転を円滑化しながら密封を維持するために、ポートプレート64と軸受面84の間に動的流体軸受を提供する。
【００２０】
再び図4から図9を参照すると、各ピストンアセンブリ58は、それぞれのスリーブ56内で軸方向に摺動可能であり、玉継手94によって相互連結された管状のピストン90およびスリッパ92とを備える。ピストン90は加熱処理されたチューブから形成され、スリーブ56内に円滑に滑り嵌めされるような直径に研磨される。図10でより詳細に理解されるようにピストン90の一端96の外面は、98で示されるように肉薄にされ、部分的に球面のキャビティ100が端部96の内壁に形成される。キャビティ100は、貫通ボア104を備える球102を受けるような寸法にされている。キャビティ100は、内壁が球102の均分円を超えて広がるように、球102の半径よりも大きな軸方向深さを有する。球102のボア104は、その内側端部で増加された直径をもたらすために106で示されるように段差を付けられる。
【００２１】
109で示される、ピストンアセンブリ58の形成の第1のステップ中に、球102は、ボア104がほぼピストン90の軸と一直線上になってキャビティ100に挿入される。球102をキャビティ100に保持するために、端部96でピストン90の肉薄にされた区画98は、図10(b)に示された球100の周りで加圧変形される。
【００２２】
心棒110および基部112を有するスリッパ92がボア104に挿入される(ステップ(c))。通路114が、ピストン90の内部と基部112に形成された凹部116との間を連通するために、心棒110を貫通して形成される。スリッパ92はステップ(d)に示されるように、心棒110の端部を加圧変形させることによって球102に固定され、そうしてステップ106によって固定される。
【００２３】
スリッパを球に固定した後に、図10eに矢印Fによって示されるように、球102とキャビティ100の間に小さな隙間を与えるように均分円上の材料を変位させる効果を有する径方向の力が球の均分円に加えられる。この隙間は、ピストンの内部から効果的な密封を維持しながら、玉継手94をキャビティ100内で円滑に回転できるようにする。
【００２４】
図10に示される過程は、図18、図19および図20に示される工具セットを使用して便利に行われることが可能である。工具セット120は、固定ダイ122および可動ダイ124を有する。固定ダイ122は、基部プレート126に固定され、ピストン90が配置された中央ピン128を有する。支持スリーブ130は、薄肉部98に隣接するピストン90の上端部を支持する。ピン128は同時に、球102のボア104内に延出することによって球102も整列させる。
【００２５】
可動ダイ124は、端部96を係合するような寸法にされた部分的に球面の凹部132を備えて形成され、それを球102の周りに形成する。可動ダイは、工具セット120が装着されたプレスの動作によって送られて、球102と係合することができる。
【００２６】
形成後に、ピストンアセンブリ58は図20に示される3ディスクダイ134に挿入される。3ディスクダイは、外面98と点接触を形成するためにピストンアセンブリ58の端部96の周面の周りに配置された1対の駆動ローラ135およびアイドラローラ136を有する。アイドラローラ136は、ローラ136に一定の力を加える液圧シリンダ137によって径方向通路に沿って移動可能である。ローラの進みは、球102の均分円を囲む材料がキャビティ内で球の自由な動きをもたらすように十分に変位されるまで流量制御バルブ138によって制御される。
【００２７】
図4、図5および図6を再び参照すると、スリッパ92の基部112は、ハウジング14内に支持された斜板アセンブリ140に係合する。斜板アセンブリ140は、ほぼ平面の前面144と弓形の背面146を有する半円筒形の斜板142を備える。平面の前面144は、スリッパ92がそれに受け止められる重ねプレート150を受けるための凹部148を有する。スリッパ92は、ピストンアセンブリ58がそこを貫通して突出する穴154を有する保持器152によってプレート150に対して保持される。穴154は、スリッパ92の基部112の外周を係合するような寸法にされ、平面150に対する軸方向移動を防止する。保持器152は、斜板142の前面144に固定された1対のC形状のクランプ156によって軸方向に配置されている。したがって基部112は、バレルが駆動シャフト24によって回転されるとプレート150の重ね面に受け止められる。
【００２８】
斜板142の背面146は、端部プレート16に対向するケーシング14の相補形に湾曲した表面158に支持される。背面146は、面146と表面158の間の摩擦を低減するためにポリマーによって被覆されている。適切なポリマー被覆は、商標名CORVELとしてRohm & Haasから入手可能なものなどのタイプ11のポリアミド樹脂から形成されるナイロン被覆である。A70000シリーズが適切であることが分かったが、その他の等級が動作環境に応じて利用できる。面146に堆積させた後、被覆は約0.040インチの均一な厚さに研磨される。あるいは、面146を硬化させ、TEFLON(登録商標)被覆を行うことで十分であることが分かっている。
【００２９】
図7で分かるように、1対の溝160,162がそれぞれ背面146に形成され、1対の閉じたキャビティを提供するために面146の直線状縁部の前に終端する。溝160,162は、ほぼ端部プレート16に形成されるキドニポート80,82と位置合わせされ、圧力導管と位置合わせされた溝160の幅は、サクション導管と位置合わせされた溝162の幅より大きいことに留意されたい。流体が、それぞれケーシング14に形成された内側の通路164,166を通って溝160,162に供給される。通路を通る流れは、一定の流体の流れを溝160,162に供給する1対の圧力補償流量制御バルブ168によって制御される。したがって、表面158に対して背面146に関する流体軸受を提供し、溝160,162は斜板142の回転動作を円滑化する。
【００３０】
斜板142のその回転軸の周りでの調整は、ケーシング14にそれぞれ配置された1対のアクチュエータ170,172によって制御される。図5および図11に最も明白に示されるように、各アクチュエータ170,172は、ピストン176がその中で摺動するシリンダ174を備える。各シリンダ174は、ケーシング14に形成されるボア178内に受けられ、端部プレート16から延出してキャビティ20に入る。シリンダ174は、シリンダをケーシング14に固定するためにボア178の雌ねじと係合する雄ねじ180を有する。端部プレート16(図8)は、ピストン176の端部に重なって嵌合する1対の凹部192を有する。ケーシング14に配置された自立型アクチュエータ170,172は、ハウジング12を欠陥なく維持するために、アクチュエータ170によって生成された軸方向の負荷が、端部プレート16とケーシング14の間の接合部にわたってではなくケーシング14にかけられるようにする。組み立て中のシリンダ174の歪みを回避するために、シリンダ174を2つの構成要素として、すなわち肩部によってボア178内に配置される本体174aと、ねじ180を担持するエンドキャップ174bとして形成することが好ましいことが分かった。キャップ174bは、ボア178内に本体174aを保持するために本体の端部に受け止められる。
【００３１】
シリンダ174は、ハウジング14の内部通路183(図12)を通って供給される流体が、シリンダ174の内部に、または内部から流れることができるようにするクロスドリリング(cross drilling)182を設けている。ばね184は、シリンダ174とピストン176の間で作用し、それを外側に付勢して斜板アセンブリ140と係合する。好ましくは、アクチュエータ170,172に流体がない場合に斜板が最大の突き当たり位置に付勢されるように、ばね184の1つは、その他のものより大きな軸方向の力を有する。
【００３２】
アクチュエータ170,172は、バレル140を覆って外側に突出する斜板142の馬蹄鉄型拡張部分186に受け止められる。拡張部分186は、その中に円筒形のピン190が配置される対向する端部に1対の部分的に円筒形のキャビティ188を有する。キャビティ188は、ピン190の外面が斜板の回転軸を通過する線に対して接線方向にあるように配置されている。ピストン176の端面は、斜板の位置を制御するために、ピン190の外面に係合する。
【００３３】
図13に示すように、アクチュエータ170,172のうちの1方のピストン176の延出部分は、ケーシング14の斜板アセンブリ140の回転を誘発し、対応するアクチュエータ170,172の他方の後退を生じる。アセンブリ140は湾曲した表面158の上を摺動し、アセンブリ140が回転すると、ピン190は、ピストン170の端面と接触を維持する。斜板アセンブリの共通の直径上のピン190の位置は、調整中に摩擦を低減するために、摺動ではなくローリング動作がピストン176の端面間にもたらされるようにする。図13で理解できるように、アクチュエータ170,172は、ニュートラル、すなわち、この動作範囲では、ローリング接触を伴う突き当たりが全くない位置の両側で回転の全範囲をもたらすように配置される。
【００３４】
アクチュエータ170,172への流れは、制御ハウジング18内に配置された図14の制御バルブ200によって制御される。制御バルブ200は、バルブに流れが全く通ることができない中央位置を有する、ソレノイド操作されるスプールバルブである。スプールは、アクチュエータの一方に圧力を加え、他方のアクチュエータにドレンを連結するために中央位置のどちらの側にも移動できる。制御ハウジング18は、図3、図15、図16により詳細に示され、基部192から延出する外周のスカート部191を有する。1対のボア193,194は、それぞれ制御バルブ200およびアキュムレータ220を受けるために基部192を貫通して延びる。流体が内部供給ギャラリ195によってボア193,194に供給され、ドレンギャラリ196がボア193とケーシング12のキャビティ20との間に連結される。内部ギャラリ197,198は、ボア193と、アクチュエータ170,172に連結された内部通路183との間も連通する。以下に説明するように、バルブ200は内部供給ギャラリ196からアクチュエータおよびドレンへの流れを制御する。
【００３５】
制御バルブ200によって制御される流体の流れは、圧力導管78から得られ、制御バルブ200に隣接する制御ハウジング18のボア194内に配置されたアキュムレータ220を通って供給される。図14に示されるアキュムレータは、シリンダ224内で摺動可能なピストン222を備え、ばね226によって最小の容積に偏らされる。ピストン222はシール223を有し、シリンダ224内でピストン222の変位を制限する制止部228を担持する。ピストン222は、シール223の挿入を円滑化するために2つの片に形成できる。ばね226と組み合わされた制止部228は、アキュムレータ220用に最大限に蓄積された圧力を効果的に確立する。供給ギャラリ195は、枝導管227を通ってシリンダ224の内部に延び、ハウジング14の内部ボア232内に配置されたチェックバルブ230を通って圧力導管78と連結されている。チェックバルブ230は、アキュムレータ220の圧力流体が保持され、導管78に供給された圧力が変動すると、制御流体がバルブ200に利用可能になるようにする。供給ギャラリ195は、軸受160,162に一定の流体が流れるようにするために、圧力補償流量制御バルブ168にも連結される。
【００３６】
バルブ200に制御信号を提供するために、ブロック202が馬蹄鉄型拡張部分186内で斜板142に固定され、平面の表面204を表す。位置センサ206が、斜板アセンブリ140の配置を示す信号を提供するために、斜板アセンブリ140の回転軸に対して偏心して平面の表面204に係合する。位置センサ206は、制御ハウジング18から下方に延びる感知ブロック210内で摺動可能なピン208を備える。ピン208は、非磁性であるようにステンレス鋼から形成され、その内側端部に挿入される磁石212を有する。感知ブロック210は垂直ボア215にホール効果センサ214を収容し、ボアは、オイルがキャビティ20から制御ハウジング18に移動するのを防止するように密封される。センサ214は、ピン208がブロック210内で軸方向に移動すると変化する信号を提供する。したがってホール効果センサは、斜板がアクチュエータ170,172によって回転されると変化する位置信号を提供する。
【００３７】
感知ブロック210は、ブロック210を通って歯付きリング60に隣接して配置されるノーズ219に延びるボア217内に配置される、別のホール効果センサ216も担持する。センサ216はボア217に封入され、信号の周波数がバレル22の回転速度の表示であるように、歯62がそれを通過すると変動信号を提供する。ホール効果センサ214および216から得られた制御信号は、制御ハウジング18内に配置された制御回路基板218に供給される。手動制御からの設定信号、装置内の流体の温度を示す温度信号、および圧力導管78の流体の圧力を示す圧力信号などの別の入力信号は、導管78,80に配置され、または隣接したトランスデューサから得られる。入力信号は制御回路基板218にも供給され、その基板は、それに供給される1つまたは複数の設定、圧力、温度、および流れ信号を使用する制御アルゴリズムを実施する。制御回路基板216からの出力は制御バルブ200に提供され、その制御バルブは受け取られた制御信号に応答してアクチュエータ171,172に、またはそこからの流れを制御するように動作可能である。
【００３８】
次に、装置10の動作を説明する。この説明では、装置は電気モータまたは内燃機関などの原動機によって駆動されるシャフト24と共にポンプとして機能することが想定されている。まず、ばねの付勢は、斜板140を最大行程の位置に移動させ、アキュムレータ220の流体は流量制御バルブ168を通って吐出される。シャフト24およびバレル40の回転は、流体を圧力ポート78内に吐出させるために、スリッパ92が重ねプレート150の間を移動すると、ピストン58の全行程で往復運動させる。流体は、制御バルブ200に流体を送りアキュムレータ220を充填するために、チェックバルブ230を通して供給ギャラリ195に送出される。
【００３９】
その初期の状態では、制御は、斜板アセンブリ140を中立または全く流れない位置に移動するように設定される。したがって、流体が制御バルブ200に供給されると、流体がアクチュエータ170に送られて、斜板140を中立位置に移動させる。斜板が中立位置に向かって移動すると、ピストンセンサ206のピン208が移動に追従し、基板218に送られる位置信号を調整する。中立位置に到達すると同時に、アクチュエータ170への流れはバルブ200によって止められる。この位置では、バレル22は回転しているが、ピストンアセンブリ58はバレル内で往復運動していない。アキュムレータ220はギャラリ195を通って流量制御バルブ168に、および制御バルブ200に供給するのを維持するために充填される。
【００４０】
初期化後に、回路基板218は、流体が圧力ポート78に供給される位置に斜板アセンブリ140が移動したことを示す信号を受け取る。信号は、手動オペレータなどの設定信号から、または圧力感知信号から生成可能であり、バルブ200に供給される制御信号になることができる。バルブ200は、それがアクチュエータ170に流体を供給する位置に移動され、アクチュエータ172からの流体がサンプに流れることができるようにする。流体をアクチュエータ170に供給すると、ピストン176が延出し、ピン190に受け止められる。ピストン176に加えられた内部圧力が、斜板アセンブリ140を回転させ、それに伴って表面146が表面158を横切って摺動させる。圧力が圧力ポート78に送出される時まで、加圧流体は回転を誘発するために、アキュムレータ220から制御バルブを通ってアクチュエータ170の内部に供給される。斜板アセンブリがその軸の周りで回転されると、スリッパ92が重ねプレート150に保持され、ピストン90の行程が増加する。したがって、ピストンがバレルから外側に移動すると、流体が引かれて、サクションポート69を通って、キドニポート82を通過して、ピストンに入る。連続した回転がピストンを移動して圧力ポート78と整列させ、ピストン90がバレル内に移動するとシリンダから流体を排出する。ポート78に供給された圧力は、アキュムレータ220を再補充するために内部供給ギャラリ195にも送出される。
【００４１】
斜板が回転すると、ピン208が平面の表面204の移動に追従し、バレルアセンブリ22の容量を示すフィードバック信号を提供する。歯付きリング60からの信号は、回転を示すフィードバック信号も提供し、そうすることでピン208からの信号とリング60からの信号との組み合わせがポンプからの流量を計算するのに使用することができるようになる。設定信号が流れ制御信号である場合、必要とされる流れが達成された後に、速度と位置の組み合わせが設定信号を相殺し、バルブ200を中立位置に戻すのに使用される。同様に、設定信号が圧力信号を示す場合、ポート78の圧力が監視され、設定圧力が得られると同時にバルブが中立に戻される。
【００４２】
斜板142が調整されると、斜板の背面146の溝160,162に入る流体の流れは、斜板のための一定の支持が維持されるように制御バルブ168の流れによって制御される。同様に、ポートプレート64がばね68,70の作用によって端面に保持されて、バレルアセンブリ40に入り、そこから出る流体の通路に対して液密の密封を維持する。
【００４３】
加圧流体がポート78に送出される位置への斜板の移動は、アキュムレータ220を再充填し、それと同時にアクチュエータ170および172、ならびに溝160,162に流れを供給する。斜板アセンブリ140が中立位置に戻されると、アキュムレータ220内の加圧流体は、制御機能をもたらし、斜板142の均衡を維持するのに十分である。
【００４４】
斜板142の調整中に、ピストン176の端面を横切るピン190の回転動作はさらに、斜板140に加えられる摩擦力を最小限に抑え、それによって、加えられる必要のある制御力を低下させる。
【００４５】
玉継手94をスリッパの一部として提供することによってスリッパにかけられる力が最小限に抑えられ、使用可能な調整の角度が増加して、使用可能なフォローレート(follow rates)の範囲を向上させることも理解される。
【００４６】
斜板140の全ての移動がピン208によって追従され、回転速度の変化がピックアップ216によって感知されて、制御基板218が制御パラメータの調整を提供することができるようにする。制御機能がハウジング18に回転構成要素とは別に配置され、それによって制御基板218とそれに関連する電気回路がその動作に悪影響を与える可能性のある液圧流体に曝されないようにすることも留意されたい。
【００４７】
シャフト24にキー42を備えることは、シャフトとバレルの間の相対的な回転を防止し、したがって、そうでない場合、一般的なスプライン連結によって起こる発振およびフレッティングを軽減する。バレルとポートプレート64との間の位置合わせ不良は、シャフトへのキー付きの連結が可能なように、ばね68,70によってポートプレート64に加えられるばね付勢により調整される。
【００４８】
吐出システムの圧力がアキュムレータの設定値より低下した場合、制御信号の変化への応答を向上させるために、アキュムレータが制御バルブ200に加圧流体の供給を行う。
【００４９】
装置10がモータとして利用される場合、ピン208が斜板の移動に中立状態のどちらの側にも追従するように動作可能であり、したがって、負荷を駆動するのに使用される出力シャフト24の可逆性を提供することが理解される。そのような動作の間に、ライン78は低圧になるが、アキュムレータ220が斜板の制御を維持するために制御バルブ200に流体を供給する。
【００５０】
上記の実施形態では、ポートプレートが端部プレートに対して付勢され、バレル40に対して浮動する。別の実施形態が図21から図26に示され、そこでは同様の構成要素が、明確にするために加えられた添え字「a」を伴って同様の参照番号によって表されている。
【００５１】
図21から図26に示された装置では、ポートプレート64aが、端部プレート16aに対して浮動するように、また、バレル40aとポートプレート64aの間で相対回転が起こるように配置される。ポートプレート64aは付勢されて、カウンタボア68a内に受けられるばね68aによってバレル40aと密封係合する。このようにして、バレルと端部プレートの間の軽度の位置合わせ不良が調整される。カウンタボア68aは、軸方向の移動を受け入れ、Oリング76aを使用して密封を維持するスリーブ74aによって端部プレート16aに密封されている。
【００５２】
図22から理解できるように、ポートプレート64aは、1対のキドニ形のポート300,302を有する。ポート300はプレート64aの正面306から窪んだ中央のウェブ304を伴ってプレート64aを通って延びる。図24に示されるような背面308は、プレート64aと端部壁16aの間の隙間を提供するように310で示されるようにアンダカットされる。
【００５３】
ポート302はプレート64aを部分的に通って延出し、背面308から延出する3つの圧力ポート312によって横断される。各ポート312はスリーブ74aを受けるように構成され、そのスリーブは、プレート64aと端面16aの間の密封された連通を提供するために端面16aの相補形凹部に係合する。
【００５４】
限定されたオリフィス314が貫通して前面306に延びるように、カウンタボア68aの内側端部に形成される。オリフィスは、カウンタボア68a内でスリーブ74aによって形成されたチャンバへの制限されたアクセスをもたらし、キドニポート300,302の間に配置される。V字型ノッチ316が前面306に形成され、キドニポート302の前縁に向かって幅と深さを次第に増加させる。
【００５５】
動作の際には、プレート64aの前面306は、バレル40aの端面に押し付けられる。ボア50aは、キドニポート300,302と同じ半径で配置され、したがってバレル40が回転するとポートプレートの上を連続的に通過する。ボア50aがポート300を横切ると、流体がシリンダに誘導される。同様に、ボア50aがポート302を移動すると、流体がシリンダから排出され、スリーブ74aを通って圧力導管78aに送られる。この回転の間、面306は、ばね68aによってバレル40aに保持されて、効果的な密封を維持する。
【００５６】
ポート300,302の隣接する端部は、ボア50aの直径よりも大きな距離で離隔されていることに留意されたい。これは図26aに示され、そこではバレル40aの特定の位置にあるボアの配置が示される。鎖線で示されたボア50aは、下死点すなわちシリンダの最大容積のところをちょうど通過し、流体を排出するために軸方向に移動し始めているピストンと関連付けられている。しかし、ピストンの移動の比率は誘起された移動の正弦曲線の性質により比較的小さい。図26Aに示された位置では、シリンダは入口ポート300の終端部をちょうど通過したところであるが、ボア端部とポート302の終縁部との間に形成された小さなランド部は、ピストンから低圧ポート300内に少し漏れがあるようになっている。オリフィス314は、シリンダ内に配置されていることが図26Aからも分かる。
【００５７】
図26Bに示されるようにバレルが回転し続けると、ボアがオリフィス314上の中央の位置に合わされ、ピストンの制限された移動が、流体および構成要素の圧縮によりチャンバ68a内に受け入れられる。また、動作の正弦曲線的な性質により、回転のこの部分の間に軸方向変位が最小限に抑えられる。バレル40aのさらなる回転は、ボア50aを図26cに示される位置にもって行き、その位置では、ボアはノッチ316に部分的に重なり、したがってシリンダ内の流体は高圧のキドニポート302内に排出される。先細にされたノッチ316の寸法は、オイルが次第にポート302に入ることができるようにして、急激な移行を回避し、したがって雑音の可能性を低減する。このときシリンダは、ボア68aとなお連通し、そのボア内の高圧流体は、オリフィス314を通って圧力ポート302内に排出できる。
【００５８】
図26Dに示されるような連続した回転は、キドニポート302に部分的に重なり始め、圧力導管78aへの制限されないアクセスを有するようにボア50aを移動させる。
【００５９】
同様に、ボア50aは、入口ポート300から圧力ポート302に移動すると、図26Aに50a'で示された円周方向に間隔を置いて配置されたボアは、高圧キドニポート302からサクションポートに移動する。図26Aから理解できるように、ピストンが上死点に近づくにつれ、それが図26Cに示される位置に移動してオリフィス314と連通するまで、高圧ポートとの連通は次第に低減される。また、ピストンは、上死点を通過すると軸方向移動の最小比率になり、流体の連続する変位がチャンバ68a内に受け入れられることができる。図26Dに示される位置では、ピストンは上死点を過ぎ、下死点に向かって移動している。しかしこの位置では、低圧のキドニポート300と連通せず、キャビテーションを回避するため、チャンバ68a内の残留圧がシリンダ内の流体を再補充する。バレルが回転し続けると、シリンダは低圧ポートと連通され、流体はシリンダ内に引き込まれる。
【００６０】
したがって、バレル40aが回転するとピストンは交互に圧力および区画ポート302,300に連結され、ポートの間隔は、高圧と低圧のチャンバの間の漏れを防止するようになっていることが理解される。バランシングチャンバ68aを伴った、限定されたオリフィス314を備えることは、ピストンが下死点または上死点を過ぎると容積の小さな変化を受け入れ、それと同時にポートプレートをバレル40aの端部に維持するバランス力を提供する。アンダカット310は、装置の効率を向上させ、キャビテーションを防止するため、比較的制限されないシリンダ内への流体の進入をもたらす。
【００６１】
図21から図26に示されるものと同様なポートプレートの別の実施形態が図27から図32に示され、その図では同様の参照番号が、明確にするために加えられた添え字bを伴って同様の構成要素を識別するために利用される。
【００６２】
図27から図32の装置では、ポートプレート64bが端部プレート16bに対して浮動し、また図21から図26に対して上記に説明したように、相対的な回転がバレル40bとポートプレート64bの間で起こるように配置される。ポートプレート64bは、1対のキドニ形のポート300b,302bを有する。ポート300bは、中央のウェブ304bがプレート64bの前面306bから窪んだ状態でプレート64bを貫通して延びる。流体動力軸受320が、バレル40bの端面とかみ合うために前面306bの外周に形成される。ポート302bは、前面306bからプレート64bを部分的に貫通して延び、図28で最も良く理解できる背面308bから延出する圧力ポート312bによって横断されている。
【００６３】
背面308bは、それぞれポート300b,302bの表面の周りに延出する1対の直立壁322,324を有する。溝326,328は、それぞれの密封リング330,332を受けるために、それぞれの壁322,324に設けられている。径方向の肩部334が背面308bに形成され、端部プレート16bの前面に設けられたボア336内に滑り嵌めされる。サークリップ338がボア336内に形成される溝と協働して、ボア336内にポートプレート64aを保持する。
【００６４】
キドニ形の入口および出口ダクト340,342がそれぞれボア336の基部に設けられ、壁がダクト340,342内に配置できるように壁322,324に対して相補形になっている。ダクト340,342は、従来のように流体を回転群に供給し、流体を回転群から給送するために、入口導管および出口導管(図示されない)と連通する。密封リング330,332は、制限された軸方向移動を受け入れながら、壁322,324とそのそれぞれのダクト340,342との間の液密の嵌合を確かなものとする。
【００６５】
ポートプレート64bは、ばね68bによって端部プレート16bから離れるように付勢されている。ばね68bは、ダクト340,342内に収容され、バレル内で流体の圧力によって生成された力に対して必要な付勢を行うように端面308に対して作用する。バランシングチャンバは、スリーブ74bによってプレート64b上の直径上で対向する位置で形成される。図31で最も良く理解されるように、スリーブ74bはプレート64bのカウンタボア344内に収容される。限定されたオリフィス314bは、カウンタボア344を前面306bと連結する。スリーブ74bは、カウンタボア344内で軸方向に移動可能であり、スリーブ74bの周辺でOリングによって密封されている。バランシングチャンバは移行を受け入れるために、圧力ポートとサクションポートの間のクロスオーバー部に配置されている。
【００６６】
動作は図21から図26に対して上述したものと同様である。ポートプレート64bとバレルの間の効果的な密封を維持するために、凹部342の面積は、一般には2から5%大きい範囲内で、3%の場合が好ましく、ポート302bよりも僅かに大きな有効面積を有するように選択される。したがって、加圧流体からの正の付勢がばね68bの作用を補うように与えられ、ポートプレートとバレルの間の密封を維持する。装置が全く回転せずに圧力の下に維持された場合、圧力流体がポートプレートとバレルの間でクリープを起こし密封表面を分離させる傾向があることが分かった。ポートに対して拡大された面積を備えることは、天井効果を維持するためにポートプレートに対してバレルの回転なしでも正の付勢を与える。バレルとポートプレートの面の間に完全な密封が想定される場合、25%の面積の差が好ましいことが分かった。実際には、このような面積の差は、ポートの縁での不可避の圧力勾配と結びついた場合、効果的な密封を維持するために3%程度の効果的な差を生み出す。
【００６７】
斜板の別の実施形態が図33に示され、その中では、同様の構成要素が同様の参照番号によって表され、明確にするために添え字「a」が加えられている。上述した図7の実施形態では、ピストンを高圧で負荷するために増加された負荷容量をもたらすように、溝160,162がキドニポート80,82と位置合わせされる。
【００６８】
図33の実施形態では、溝160a,162aは、キドニポート80,82をブリッジするような方向に延び、かけられた負荷を受け入れるように変化する面積を有する。図27で分かるように、各溝160a,162aは全体的に、拡大されたヘッド350と細長いテール352を有する逆L字型である。溝160a,162aへの流れは、それぞれの流量制御バルブ168aによって制御されている。ランド部352は、付着領域を調整するためにヘッド350に提供されている。
【００６９】
テール352が力を均衡させるための支承領域をもたらす一方で、ヘッド350は、拡大された支承領域をもたらすために、アクチュエータ170,172の作用線とほぼ一直線上に配置されている。このようにして、溝160a,162aは、より大きい力が2つの溝の間に分布される流体軸受をもたらすように配置され、溝の形状は、異なる負荷に対して補償するために使用される。テール352は、高圧の負荷に対応するための増加された領域と共に、低圧の負荷に対応するための縮小された領域をもたらすために変化する幅のものであることに留意されたい。溝160a,162aは、特定の装置の負荷特性に適合し、斜板に対して均一の支持をもたらすような輪郭にすることが可能であることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】液圧装置の側面図である。
【図２】図1の液圧装置の上面図である。
【図３】図2の線III-IIIでの図である。
【図４】図1の線IV-IVでの図である。
【図５】図3および図4に示された装置の回転構成要素の斜視図である。
【図６】図5に示された構成要素の分解斜視図である。
【図７】図3に示されたアセンブリの部分的に断面になった正面斜視図である。
【図８】図3の矢印VIII-VIIIの方向の装置の一部分の斜視図である。
【図９】図4で円A内に示された装置の部分の拡大図である。
【図１０】図4および図5の機械に使用される1組の構成要素のアセンブリの概略図である。
【図１１】図1の線XI-XIでの図である。
【図１２】図1の線XII-XIIでの上面図である。
【図１３】図4および図5に示される装置の構成要素の別の位置を示す、図12と同様の図である。
【図１４】図1の線XIV-XIVでの図である。
【図１５】図3の線XV-XVでの断面図である。
【図１６】図15の線XVI-XVIでの図である。
【図１７】図1から図16に示される構成要素の動作を示す概略の流体回路図である。
【図１８】図10に概略で示される構成要素を組み立てるのに使用される工具を貫通した断面図である。
【図１９】図18に示される工具の一部分の詳細図である。
【図２０】図10に示される構成要素を組み立てるのに使用される別の工具の平面図である。
【図２１】装置の別の実施形態の図4と同様の図である。
【図２２】図4の実施形態に使用されるポートプレートの正面図である。
【図２３】図22のポートプレートの側面図である。
【図２４】図23のポートプレートの背面図である。
【図２５】図22の線XXV-XXVでの断面図である。
【図２６】図22のポートプレートを横切るシリンダの順次の移動を示す図である。
【図２７】ポートプレートの別の実施形態の分解斜視図である。
【図２８】図27のポートプレートの背部斜視図である。
【図２９】図27のポートプレートの正面図である。
【図３０】図29の線XXX-XXXでの断面図である。
【図３１】図29の線XXXI-XXXIでの断面図である。
【図３２】図29の線XXXII-XXXIIでの断面図である。
【図３３】斜板の別の実施形態の端面図である。
【符号の説明】
【００７１】
10  液圧装置
12  ハウジング
14  ケーシング
15  開口
16,16a,16b  端部プレート
17  平面の密封表面
18  制御ハウジング
19  下側表面
20  内部キャビティ
22  回転群
24  駆動シャフト
26  転がり軸受アセンブリ
28  シールアセンブリ
30  キー
32  端部
34  転がり軸受
36  ボア
40,40a,40b  バレル
42  キー
44,46  キーウェイ
48  肩部
50  軸方向のボア
50a  ボア
52,54  端面
56  銅製のスリーブ
58  ピストンアセンブリ
60  歯付きリング
62  歯
64,64a,64b  ポートプレート
66  一連のポート
67  凹部
68  コイルばね
68  肩部
68a  カウンタボア
68a,68b  ばね
69  サクションポート
70  円錐ワッシャ
72  凹部
74  環状のスリーブ
74a,74b  スリーブ
76,76a  Oリング
78  導管
78  圧力ポート
78a  圧力導管
79  導管
80,82  キドニポート
84  軸受面
86  径方向の溝
90  ピストン
92  スリッパ
94  玉継手
96  一端
96  端部
98  肉薄部
98  外面
100  キャビティ
102  球
104  貫通ボア
106  段差
109  形成の第1のステップ
110  心棒
112  基部
114  通路
116  凹部
120  工具セット
122  固定ダイ
124  可動ダイ
126  基部プレート
128  中央ピン
130  支持スリーブ
132  凹部
134  3ディスクダイ
135  駆動ローラ
136  アイドラローラ
137  液圧シリンダ
138  流量制御バルブ
140  斜板アセンブリ
142  半円筒形の斜板
144  平面の前面
146  弓形の背面
148  凹部
150  プレート
152  保持器
154  穴
156  クランプ
158  表面
160,160a,162,162a  溝
164,166  通路
168,168a  流量制御バルブ
170,172  アクチュエータ
174  シリンダ
174a  本体
174b  エンドキャップ
176  ピストン
178  ボア
180  雄ねじ
182  クロスドリリング
183  内部通路
184  ばね
186  拡張部分
188  キャビティ
190  円筒形のピン
191  スカート部
192  凹部
192  基部
193,194  ボア
195  供給ギャラリ
196  ドレンギャラリ
197,198  内部ギャラリ
200  バルブ
202  ブロック
204  平面の表面
206  位置センサ
208  ピン
210  感知ブロック
212  磁石
214  ホール効果センサ
215  垂直ボア
216  センサ
217  ボア
218  制御回路基板
219  ノーズ
220  アキュムレータ
222  ピストン
223  シール
224  シリンダ
226  ばね
228  制止部
227  枝導管
230  チェックバルブ
232  内部ボア
300,300b,302,302b  ポート
304,304b  ウェブ
306,306b  前面
308,308b  背面
310  アンダカット
312,312b  圧力ポート
314,314b  オリフィス
316  ノッチ
320  流体動力軸受
322,324  直立壁
326,328  溝
330,332  密封リング
334  肩部
336  ボア
338  サークリップ
340,342  出口ダクト
342  凹部
344  カウンタボア
350  ヘッド
352  細長いテール
【図１】
2007522387.tif 000003
【図２】
2007522387.tif 000004
【図３】
2007522387.tif 000005
【図４】
2007522387.tif 000006
【図５】
2007522387.tif 000007
【図６】
2007522387.tif 000008
【図７】
2007522387.tif 000009
【図８】
2007522387.tif 000010
【図９】
2007522387.tif 000011
【図１０】
2007522387.tif 000012
【図１０ａ】
2007522387.tif 000013
【図１０ｂ】
2007522387.tif 000014
【図１０ｃ】
2007522387.tif 000015
【図１０ｄ】
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【図１０ｅ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２６Ｄ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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