(57)【要約】【課題】ラヂアルシリンダ型・静圧タイプ流体ポンプまたはモータの軸受荷重を、液圧で偶力を構成することによって打消して大容量転がり軸受を不要にし、機器の小型軽量化・低価格化・長寿命化・起動トルク効率向上を図ることができるが、液圧で偶力を構成することを、より簡単・容易な方法で実現する。【解決手段】ポリゴンリング４の外側で、ピントル１の偏心方向と直角方向の位置に、ケーシング５で保持される静圧パッド６を設け、保持穴５１にパッド側半周のシリンダ２１が受ける圧力を導入し、静圧パッドをポリゴンリングの外面に摺接させて生じる内向きの力（Ｆ）と、ポリゴンリングのパッド側半周内側平面が受ける外向き半径力の合力（Ｆｈ３とＦｈ４との平均）とで偶力を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピントル（１）と係合し、放射状に複数のシリンダ（２１）を形成するシリンダーブロック（２）と、シリンダーブロックの各シリンダに嵌合し、その外側端面は平面をなすシールブッシュ（３）と、このシールブッシュ端面がその内側平面に密着するポリゴンリング（４）および、ピントルを支持しポリゴンリングを覆うケーシングとで構成され、ポリゴンリングはその中心軸の回りに回転可能に支持される流体エネルギ変換機において、ポリゴンリングの外側でピントル偏心方向と直角方向の位置に、ケーシングで保持される静圧パッド（６）を設け、静圧パッドをポリゴンリングの外面に摺接させることにより、ポリゴンリングのパッド側半周内側平面が受ける外向き半径力の合力と偶力を構成し、ポリゴンリングの軸受荷重をほぼ打消すことを特長とする回転形流体エネルギ変換機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静圧タイプの流体ポンプまたはモータとして使用する回転形流体エネルギ変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本件発明者は先に回転形流体エネルギ変換機（特公昭６４−８１９０号公報参照）を提案したが、このエネルギ変換機はトルクリング（ポリゴンリングに相当）外周に各シリンダ毎に圧力ポケット（静圧軸受）を設けることによってポリゴンリングの各辺ごとに偶力を構成することにより、トルクリングの支持軸受の荷重を軽減している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転形流体エネルギ変換機にあっては、ポリゴンリング外面に各シリンダ毎に圧力ポケット（静圧軸受）を設けていたため、多数の静圧軸受からの漏れ損失が多く、加工も複雑であるという問題があった。
上記の欠点を改良し、偶力式の特長を活かしながら静圧軸受の漏れ損失を少なくし、加工も簡単容易な回転形流体エネルギ変換機を実現する。
【０００４】
本発明は、ポリゴンリングの各内側平面が各シリンダ内圧力によって受ける外向きの半径方向力を、流入側シリンダによる半径力と、流出側シリンダによる半径力の２グループにまとめ、夫々を一括して半径方向荷重を打消すようにすることにより、上記課題を解決しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の回転形流体エネルギ変換機においては、図１に示すように、ポリゴンリング４の外周面は球面状の平滑面に仕上げられ、盃を伏せた形の静圧パッド６はパッドホールダー７により球面中心方向に可動に保持され、バネ力でポリゴンリング外周面に軽く圧接される。
【０００６】
パッドホールダーはその軸心がピントル偏心方向及び回転軸方向と直角方向で、かつ、回転軸を通る位置にケーシングで保持され、シリンダーブロックのそのパッドホールダー側半周のシリンダに通じるポート圧力が導入される。
パッドホールダーの内径に静圧パッドが嵌まり合うが、その嵌合径の断面積は、その面積に上記ポート圧力を乗じた力が、ポリゴンリング各辺のうちその静圧パッド側半数の内面が受ける力の合力と等しくなるように選ばれる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。
図２はシリンダ数７の可変ポンプ／モータに適用した場合の実施例である。
この場合、ピントル１はリヤーケース１０に設けられた台形溝でガイドされて、紙面直角方向に移動可能で偏心量を変えることができ、シリンダーブロックとの嵌合部はテーパーになっている。従ってシリンダ中心軸はテーパー面にほぼ直角になり、ポリゴンリング５の内面の各辺が受ける外向き半径力は入出力軸の軸端方向に傾斜している。
【０００８】
シリンダ数が７であるから、Ｆｈ３で図示される力ベクトルはポリゴンリング半周の３辺が受ける外向き半径力の合力を示し、Ｆｈ４で図示される力ベクトルはリング半周の４辺が受ける外向き半径力の合力を示す。従ってＦｈ３、Ｆｈ４の半径方向分力は相等しいが軸端方向分力は３対４となる。
【０００９】
ポリゴンリング４の外周面は球面状の平滑面に仕上げられ、盃を伏せた形の静圧パッド６は（構造上パッドホールダーは不要）フロントケース５に設けられた保持穴７１により球面中心方向に可動で保持されバネ力でポリゴンリング外周面に軽く圧接される。そして、静圧パッド内にはシリンダーブロックのその静圧パッド側半周のシリンダに通じるポート圧力が導入される。
【００１０】
フロントケースに設けられた保持穴の内径に静圧パッドが嵌まり合うが、保持穴の方向および内径は、その面積に上記ポート圧力を乗じた力が、上記Ｆｈ３とＦｈ４の逆ベクトルの平均（Ｆで図示）と等しくなるように選ばれる。
【００１１】
【発明の効果】
図１の実施例について、図３を参照して静圧パッドによる軸受荷重軽減作用を説明する。
図３に示すように、静圧パッドによりポリゴンリングをその中心方向に押し返す力Ｆの方向は一定（水平）であるが、ポリゴンリング内面の各辺が受ける外向き半径力の合力はポリゴンリングの回転に伴ってその方向が変動する。
【００１２】
すなわち、シリンダ本数Ｚが９本の場合を示す図３に於いて、矢印の方向に回転してポンプ作用している場合、シールブッシュ１３が図示の位置に来る直前までは吐出ポート１１の圧力をうけているので、シールブッシュ１３，２３，３３，４３，５３の５本が高圧であり、外向き半径力の合力の方向はシールブッシュ３３の方向（１０度上向き、Ｆｕで図示）である。  しかし、図示の位置から回転した直後にはシールブッシュ１３が吸入ポートとつながって低圧になるため外向き半径力の合力の方向は急変し、シールブッシュ３３と４３との中間の方向（１０度下向き、Ｆｄで図示）になる。ただし合力の大きさは不変である。
【００１３】
この回転位置では外向き半径力の合力の方向（Ｆｄで図示）が最も下向きに傾いているので、偶力を構成することでポリゴンリングの軸受荷重が完全に打ち消される方向（Ｆｈで図示）との誤差ベクトル（Ｆｒで図示）が最大であり、これがポリゴンリング軸受のラヂアル荷重として残る。
【００１４】
この位相からさらに１０度回転した位相に到るまでの間は合力の方向が水平に近づくに従って荷重打ち消し誤差が減少し、１０度回転した位相において外向半径力の合力の方向は水平となり（Ｆｈで図示）、静圧パッドによりポリゴンリングをその中心方向に押し返す力Ｆと正反対方向となるので完全な偶力が構成され、ポリゴンリングの軸受荷重は打ち消されゼロになる。  この位相からさらに回転すれば、合力の方向が水平から外れるに従って荷重打ち消し残差Ｆｒが増大し、２０度回転した位置で最大値に達する。
【００１５】
上述のＦｒ、すなわち半周分の半径方向荷重をを一括して１つの静圧パッドで打消すようにしたため残った（ポリゴンリング軸受に加わる）ラヂアル荷重と、回転角度との関係を図４に示し、あわせて荷重を打消すための静圧パッドが無い場合のポリゴンリング軸受荷重（Ｆ＝Ｆｄ＝Ｆｈ＝Ｆｕ）を比較のため併記した。
【００１６】
図３の上部に図示したように、外向き半径力の合力の最大傾角αはシリンダ数をＺとすれば、
α＝９０°／Ｚ        であり
〔Ｆｒ〕ｍａｘ＝２＊ｓｉｎ（α／２）＊Ｆ
であるから、
〔Ｆｒ〕ｍａｘ＝２＊ｓｉｎ（４５°／Ｚ）＊Ｆ
Ｚ＝９のとき
〔Ｆｒ〕ｍａｘ＝２＊ｓｉｎ５°＊Ｆ＝０．１７４３＊Ｆ＝Ｆ／５．７４
〔Ｆｒ〕ｍｅａｎ＝〔Ｆｒ〕ｍａｘ／２＝０．０８７２＊Ｆ＝Ｆ／１１．４７
Ｚ＝７のとき
〔Ｆｒ〕ｍａｘ＝２＊ｓｉｎ（４５°／７）＊Ｆ）＝０．２２４＊Ｆ＝Ｆ／４．４７
〔Ｆｒ〕ｍｅａｎ＝〔Ｆｒ〕ｍａｘ／２＝０．１１２＊Ｆ＝Ｆ／８．９３
すなわち、静圧パッドによりポリゴンリング軸受荷重は平均値で夫々１／１１．４７及び１／８．９３に軽減される。
【００１７】
玉軸受の寿命は荷重の３乗に逆比例し、図示のような変動荷重であるので積分計算により算出すれば、静圧パッドによる玉軸受の計算寿命の増加率はＺ＝９のとき４３００倍、Ｚ＝７のとき１６００倍となる。
【００１８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いた定容量型の液圧ポンプ／モータの断面図である。
【図２】本発明を用いた可変容量型の液圧ポンプ／モータの断面図である。
【図３】図１の装置の軸直角断面図による静圧パッドの作用・効果の説明図である。
【図４】図３の説明による静圧パッドの効果をグラフに表わしたものである。
【符号の説明】
１．ピントル
２．シリンダーブロック、  ２１．シリンダ
３、１３，２３，３３，４３，５３、シールブッシュ、
４．ポリゴンリング、
５．ケース                ５１．保持穴
６．静圧パッド
７．パッドホールダー      ７１．保持穴
８．フロントケース
９．入出力軸
１０．リヤーケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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