(57)【要約】【課題】  電子制御弁を用いなくとも容量制御可能なラジアルピストンポンプを提供することを目的とする。【解決手段】  上記課題を解決すべく、周方向に内周側または外周側の半径が連続的に変化するカム１と、周方向に内周側または外周側の半径が連続的に変化するカム２と、カム１のうち、半径が連続的に変化する側に沿って動作する第１の動作部材５と、カム２のうち、半径が連続的に変化する側に沿って動作する第２の動作部材５と、第１の動作部材５と接続される第１のピストン４と、第２の動作部材５と接続される第２のピストン４と、第１のピストン４及び第２のピストン４と連通し、少なくともいずれかのピストン４の動作によって容積を変化させるシリンダ３と、カム１またはカム２の少なくともいずれかを回転させる調整手段とを備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に内周側または外周側の半径が連続的に変化する第１のカムと、
周方向に内周側または外周側の半径が連続的に変化する第２のカムと、
前記第１のカムのうち、半径が連続的に変化する側に沿って動作する第１の動作部材と、
前記第２のカムのうち、半径が連続的に変化する側に沿って動作する第２の動作部材と、
前記第１の動作部材と接続される第１のピストンと、
前記第２の動作部材と接続される第２のピストンと、
前記第１のピストン及び第２のピストンと連通し、少なくともいずれかの前記ピストンの動作によって容積を変化させるシリンダと、
前記第１のカムまたは前記第２のカムの少なくともいずれかを回転させる調整手段とを備えることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のラジアルピストンポンプであって、前記第１のカムと前記第２のカムの回転中心軸は略同じであることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のラジアルピストンポンプであって、前記第１のカムの外周側に前記第２のカムが配置されることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載のラジアルピストンポンプであって、前記シリンダは、各前記ピストン毎に設けられ、更に２つの前記シリンダに連通する流路を備えることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
【請求項５】
請求項３に記載のラジアルピストンポンプであって、前記シリンダは１つであり、いずれの前記ピストンの動作によっても容積を変化させることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれか１項に記載のラジアルピストンポンプであって、更に前記第１のカムと前記第２のカムの間に配置される軸受を備えることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
【請求項７】
請求項２に記載のラジアルピストンポンプであって、前記第１のカムと前記第２のカムは回転軸方向にずれていることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
【請求項８】
請求項７に記載のラジアルピストンポンプであって、前記シリンダは、各前記ピストン毎に設けられ、更に２つの前記シリンダに連通する流路を備えることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
【請求項９】
請求項７または８に記載のラジアルピストンポンプであって、更に前記第１のカムの外周側に配置される第１の軸受と、前記第２のカムの外周側に配置される第２の軸受を備えることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジアルピストンポンプに関するものであり、特にラジアルピストンポンプの容量制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ラジアルピストンポンプの容量制御機構に関して、例えば特許文献１に記載されたものがある。この公報には「流体作動機械は、コントローラ（１２）と周期的に変化する容積の作動チャンバ（２）とを備える。作動チャンバは、作動チャンバに関連付けられた電子制御一次低圧バルブ（１４）と二次低圧ポート（２２）との両方を有し、それらは各々、作動チャンバを低圧マニホルド（１６、２６）と流体連通させるように作動チャンバの容積のサイクルと同相の関係で開放可能および閉鎖可能である。少なくとも一次低圧バルブはコントローラの能動制御の下にあることで、コントローラがサイクル毎に作動チャンバによる流体の正味排除量を決定することを可能にしている。一次低圧バルブおよび二次低圧ポートは、作動チャンバの容積の少なくともいくつかのサイクルの一部の間に同時に開放可能であることで、流体が一次低圧バルブおよび二次低圧ポートの両方を通じて同時に作動チャンバに対して流入または流出することを可能にしている。一次低圧バルブは、二次低圧ポートの閉鎖から一定期間後にコントローラの能動制御の下で閉鎖させてもよい。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１１−５２４９５９号公報
【特許文献２】特表２０１２−５２２１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来技術は、ピストンにより加圧され高圧側ポートより送り出される作動油の一部ないし全部を、低圧側に戻すことで、擬似的に容量を制御する。そのために個々のシリンダに電磁制御弁を設け、ピストンの出入り動作に合わせて開閉制御を実施し、低圧側に戻す油量を調整している。
【０００５】
例えば、大型風力圧電装置へ油圧ポンプを用いた変速機を適用しようとした場合、エネルギー変換効率や全体重量の観点から、例えば特許文献２に示されるラジアルピストン型油圧ポンプが最適であるが、一般的にアキシャルピストン方式油圧ポンプで用いられるような斜板角による容量制御は適用できない。そのために上記電子制御弁を用いた擬似的な容量可変制御が用いられている。
【０００６】
電子制御弁を備える事で容量制御は実現したが、電気的ノイズに対する耐性や周囲温度、湿度環境に対する耐性すなわち、油圧機器の特徴である堅牢性が低下する問題がある。また、数十ないし百個以上の電子制御弁のコスト（初期コスト、電力消費に伴うランニングコスト）が増大する問題がある。  
本発明では、電子制御弁を用いなくとも容量制御可能なラジアルピストンポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、周方向に内周側または外周側の半径が連続的に変化する第１のカムと、周方向に内周側または外周側の半径が連続的に変化する第２のカムと、前記第１のカムのうち、半径が連続的に変化する側に沿って動作する第１の動作部材と、前記第２のカムのうち、半径が連続的に変化する側に沿って動作する第２の動作部材と、前記第１の動作部材と接続される第１のピストンと、前記第２の動作部材と接続される第２のピストンと、前記第１のピストン及び第２のピストンと連通し、少なくともいずれかの前記ピストンの動作によって容積を変化させるシリンダと、前記第１のカムまたは前記第２のカムの少なくともいずれかを回転させる調整手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電子制御弁を用いなくとも容量制御可能なラジアルピストンポンプの提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のポンプの断面図
【図２】本発明のポンプの展開図
【図３】本発明のポンプのシリンダブロック部分断面図
【図４】本発明のポンプの動作説明図（吐出容量１００％）
【図５】本発明のポンプの動作説明図（吐出容量０％）
【図６】本発明のポンプの吐出量制御特性図
【図７】本発明のポンプのシリンダブロック部分断面図
【図８】第二の実施例のポンプ断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施する上で好適な実施例について図面を用いて説明する。詳細は各実施例中で説明するが、いずれの実施例でも、コロやピストンと言った第１の動作部材は周方向に内周側または外周側の半径が連続的に変化するカム１の半径変化に追従し（周方向の位置に応じて半径を変化させ）、流体室（シリンダ）の容積を周期的に増減させるように動作する。同様に第２のコロや第２のピストンと言った第２の動作部材は周方向に内周側または外周側の半径が連続的に変化するカム２の半径変化に追従し（周方向の位置に応じて半径を変化させ）、流体室（シリンダ）の容積を周期的に増減させるように動作する。この流体室（シリンダ）は一つで兼用することも出来るし、各カム毎に設けることも出来る。流体室（シリンダ）は一つで兼用する場合には、第１のピストンと第２のピストンのいずれのピストンの動作によっても容積を変化させることが出来る様にする。各カム毎に設ける場合には、いずれもの流体室（シリンダ）と連通する流路などを有する。流体室より流出、流入する作動流体の流量は、第１の動作部材、第２の動作部材による容積変化量の合計となる。そして、（位相）調整手段によりカム１、カム２の半径変化量を同位相から逆位相までのいずれかの位置に変化させる。それにより、流体室より流出または流入する作動流体の流量を０から最大値まで連続的に変化させる事ができる。位置変化は具体的には、第１のカムまたは第２のカムの少なくともいずれかを回転させて、両者の相対的な位置関係が変化する様にする。  
この容量制御には電子制御弁を用いる必要が無い点で有益である。勿論、本発明を適用することで電子制御弁を用いないことも可能になるが、一部に電子制御弁を併せて用いることを一切排除するものではない。
【実施例１】
【００１１】
本実施例では、本発明のラジアルピストンポンプの容量制御動作について説明する。
【００１２】
図１は本発明のラジアルピストンポンプの断面図、図２は本発明のラジアルピストンポンプの展開図で、図３は本発明のポンプのシリンダブロック部分断面図である。１は外側のカムリングであり、本実施例では回転軸を中心に、半径が周期的に変化し、６０度で１周期となるような形状となっている。ピストン４は、コロ２を介してカムリングによりシリンダ３に押込まれる方向の力を受ける構造である。７はシリンダブロックであり、本実施例では１２本のシリンダ群で構成されている。２はカムシャフトであり、カムリング１と同様に回転軸を中心に、半径が周期的に変化し、６０度で１周期となるような形状となっており、カムリング１と同様に、コロ５を介してピストン４を備える。カムリング１とカムシャフト２は、回転中心軸を同じものとしている。（同じとは、厳密に同じである必要はなく、実質的に同じレベルにあれば足りる。略同じと表現した場合は、実質的に同じであることをより明確にしたものであるが、略がなくても実質的に同じであることを同様に指す。以下同様である。）本実施例においてカムシャフト２は回転中心軸上に配置されている。一方、カムリング１は、カムシャフト２の外周側に配置されている。
【００１３】
本実施例では、シリンダブロック７が周方向に回転し、その結果カムの半径が変化してピストン４がシリンダ３に対して出入りする動作を行う。９はシリンダブロックに対する流入ポート、１０はシリンダブロックに対する流出ポートである。６は複数個の貫通した開口部を有するバルブプレートであり、カム側に固定され、シリンダブロック７のポート９、１０が開口部位置を通過する時に流入、流出を開閉制御する。７は流路板であり、バルブプレートを介して流入ポート９及び流出ポート１０を、７に形成された環状流路を経て流出流路１１、流入流路１２に接続している。８は軸受であり、本実施例ではカムリング１とカムシャフト２の位相角を調整可能に支持する構造である。１４は位相角変更用アーム、１５は位相角制御手段であり、例えば油圧シリンダ等のアクチュエータと位相角検出手段を有し、カムリング１、カムシャフト２に形成されている波の位相差を任意の値に調整し、固定する機能を有する。１３は主軸であり、例えば風車のロータ等外部の回転エネルギーをシリンダブロック７に伝達し回転させるように作用する。実際は、主軸の軸受けや、摺動部のシール構造が不可欠であるが、本実施例では省略している。
【００１４】
以上の構成で、以下のように動作する。即ち、主軸１３の回転によりシリンダブロック７が回転し、カムリング１の半径が縮小する部位ではピストン４がシリンダ３に押込まれ、流体室の容積が減少する結果、作動流体が流出ポート１０より吐き出される。逆に、カムリング１の半径が拡大する場合は作動流体が流入ポート９より吸い込まれる。一方で、カムシャフト２も同様にピストンに対して動作する。
【００１５】
本実施例では１本のシリンダに対して、２本のピストンが存在しているため、シリンダの流入、流出量は、２本のピストン４の移動による容積変化量の和となる。内周側のピストン４と外周側のピストン４が同時にシリンダに挿入されれば、シリンダからの吐出量は増大し、逆に一方のピストンが挿入されている時に他方のピストンが押し出されていれば、シリンダからの吐出量は減少する。
【００１６】
図４、図５は以上の動作を説明する図である。図４はカムリング１の波の位相とカムシャフト２の波の位相が反転している場合である。この場合、外周、内周側の２個のピストンは、同一のタイミングでシリンダに出入りするため、シリンダの容積が最大になる場合と最小になる場合の差が最も大きくなる。よって、シリンダからの吐出量は増大する。一方、図５はカムリング１の波の位相とカムシャフト２の波の位相が同相となっている場合である。この場合１方のシリンダが挿入される時にもう一方のシリンダが押し出されるため、シリンダの容積が最大になる場合と最小になる場合の差が最も小さくなる。よって、シリンダからの吐出量は減少する。
【００１７】
図６は、位相角に対する吐出量を計算した結果である。本実施例では、カムシャフト１（内周側のカム）とカムリング２（外周側のカム）の波（凹凸）が一致する場合、即ち位相差０度の時に、流出量０％となり、位相差３０度で流出量１００％となる。尚、上述の様に1周期は６０度であるので、３０度の場合とは、即ちカムシャフト１（内周側のカム）とカムリング２（外周側のカム）の波（凹凸）が半周期ずれた場合該当する。カムシャフト１（内周側のカム）とカムリング２（外周側のカム）の波（凹凸）が一致する場合の流出量０％とは、ピストン４は動作するが、互いの距離を一定に保ったまま径方向に平行移動しているに過ぎず、シリンダ３の容積は変化しないことに当たる。流出量１００％の場合とは、内周側のピストン４が外周側に動く際に外周側のピストン４が内周側に動き、内周側のピストン４が内周側に動く際に外周側のピストン４が外周側に動く場合に当たり、内周側のピストン４と外周側のピストン４の圧縮及び膨張のタイミングが揃う。
【００１８】
以上のように電子制御弁を用いずに機構のみで吐出量を０〜１００％まで連続的に変化させる事が可能となる。
【００１９】
なお、本実施例では、１本のシリンダに２本のピストンを備えた構造を用いているが、図７に示すように、ピストンごとにシリンダを備え、シリンダ間を接続するシリンダ接続流路１６により連結する構造でも良い。
【実施例２】
【００２０】
本実施例は、第1の実施例がカムリング１とカムシャフト２の位相差で容量制御を実施していたのに対し、２個のカムリング１ａ、１ｂの位相差によって容量制御を実施する点に特徴がある。当該２個のカムリング１ａ、１ｂは、回転軸方向にずれて配置される。各カムリングが互いに独立に回転できる様に、各カムリングの外周側に軸受８ａ、８ｂが配置されている。尚、回転軸方向に並ぶ複数のカムの位相差によって容量制御を行う場合には、３個以上を用いることも考えられる。
【００２１】
本実施例では２組のカムリング１ａ、１ｂ、シリンダ３ａ、３ｂ、ピストン４ａ、４ｂ、コロ５ａ、５ｂおよびカムリングを外側から支持する軸受８ａ、８ｂを備え、回転軸方向に隣接したシリンダ３ａ、３ｂを流路１６で連結した構造となっている。
【００２２】
実施例１では、半径方向に互いに連通するシリンダが並んでいた（またはそもそも１つ）が、本実施例では、回転軸方向に互いに連通するシリンダが並んでいる。詳細説明は省略するが、実施例１と同様に、カムリング１ａとカムリング１ｂの位相差を調整することにより、シリンダブロック７からの吐出量を０〜１００％まで調整する事が出来る。
【符号の説明】
【００２３】
1  カムリング
2  カムシャフト
3  シリンダ
4  ピストン
5  コロ
6  バルブプレート
7  流路板
8  軸受
9  シリンダブロック流入ポート
10  シリンダブロック流出ポート
11  流出流路
12  流入流路
13  主軸
14  位相角変更用アーム
15  位相角制御手段
16  シリンダ接続流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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