(57)【要約】  アキシャルピストン装置は、ポンプとして作動でき、自動調心回転弁を含む。ピストン装置は、シャフト及び回転弁を囲繞する静止ハウジングを含む。回転弁及びシャフトは、相互に結合される。回転すると、回転弁はポンプ内のモーメント及び力を排除する結果として自動調心する。本発明のポンプはピストン装置である。弁は弁穴内に在り、弁穴はマニホルドの一部である。シャフトはマニホルド内に在り、シャフトはその遠位端で回転弁の平面状表面に取り付けられる。シャフトは第１回転軸を有し、回転弁は第２回転軸を有する。ポンプの作動時に、第１軸はしばしば第２軸からオフセットする。ポンプは、往復ピストンを持つ斜板を介して作動し、その間ハウジングは静止したままである。
2017508097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止シリンダブロックと、
前記静止シリンダブロック内で自身の軸の周りで回転可能なシャフトであって、該シャフトが、流体を受け入れ、導き、排出するように構成された複数の通路を備え、前記シャフトが前記ポンプの作動時に同心的及び偏心的に回転可能な、シャフトと、
前記シャフトに結合された斜板であって、該斜板が第１の複数のピストンに結合された第１面を有する、斜板と、
を備える、ピストン装置。
【請求項２】
前記斜板が、前記シャフトの前記軸に直交する軸に関して傾斜するように構成される、請求項１に記載のピストン装置。
【請求項３】
更に前記斜板を傾斜させるための手段を備える、請求項２に記載のピストン装置。
【請求項４】
前記シャフトの前記通路に対する流体圧力が少なくとも１つの力及び／又はモーメントを平衡化する、請求項１に記載のピストン装置。
【請求項５】
更に各々１つのピストンに接続されたそれぞれの複数のスリッパシューを備え、前記斜板が前記スリッパシューと相互作用するための少なくとも１つの作用面を備える、請求項１に記載のピストン装置。
【請求項６】
前記ポンプ全体を通過する流体の流れがシャフトに対する力及びモーメントの少なくとも１つを生成し、前記複数の通路が、前記シャフトに対する前記力又はモーメントの少なくとも１つを平衡化するように前記シャフトに構成される、請求項１に記載のピストン装置。
【請求項７】
更に第２の複数のピストンを備え、各複数のピストンが前記シリンダブロック内に収容され、かつ前記シリンダブロックの両端に前記シャフトと同軸に弧状に配置される、請求項６に記載のピストン装置。
【請求項８】
更に第１作用面と第２作用面とを備え、前記第１及び第２作用面が前記斜板の対向する側に在る、請求項７に記載のピストン装置。
【請求項９】
静止シリンダブロックと、
前記静止シリンダブロックを通過して延びかつ前記シャフトの一部分に沿って複数の通路を有するシャフトと、
前記静止シリンダブロック内に囲繞された弁であって、該弁が該弁と一体的に結合された前記シャフトを備える、弁と、
を備える、ピストン装置。
【請求項１０】
更に第１の複数のピストンと第２の複数のピストンとを備え、各複数のピストンが前記シャフトの対向する側において前記シャフトと同軸に弧状に配置される、請求項９に記載のピストン装置。
【請求項１１】
前記複数の通路が前記ポンプ全体を通過する流体の流れを受け入れ、導き、排出するように構成される、請求項９に記載のピストン装置。
【請求項１２】
前記ポンプ全体を通過する前記流体の流れが、前記シャフトに対する複数の力及び複数のモーメントの少なくとも１つを生成し、前記複数の通路が、前記複数の力及び前記複数のモーメントの前記少なくとも１つを平衡化するように前記シャフトに構成される、請求項１１に記載のピストン装置。
【請求項１３】
更に、複数のスリッパ組立体であって、各スリッパ組立体が前記複数のピストンの１つのピストンに結合される、複数のスリッパ組立体と、
前記シャフトに結合されかつそれぞれのスリッパ組立体と相互作用するために少なくとも１つの作用面を備える斜板と、
を備える、請求項１２に記載のピストン装置。
【請求項１４】
更に第１作用面と第２作用面とを備え、前記第１及び第２作用面が前記斜板の対向する側に在る、請求項１３に記載のピストン装置。
【請求項１５】
第１の複数のスリッパシューに結合された第１面と第２の複数のスリッパシューに結合された第２面とを有する斜板であって、該斜板の前記第１面が前記斜板の前記第２面に概ね平行である、斜板と、
前記斜板の前記第１面上に在る前記ポンプの第１部分及び前記斜板の前記第２面上に在る前記ポンプの第２部分であって、前記斜板の前記第１面上に在る前記ポンプの前記第１部分が、前記ポンプの前記第２部分に対して前記斜板を挟んで実質的に対称形である、第１部分及び第２部分と、
を備える、ピストン装置。
【請求項１６】
更にシャフトを備え、前記斜板が前記シャフトに結合される、請求項１５に記載のピストン装置。
【請求項１７】
前記シャフトの軸に対して斜めの又は直交する軸に関して調節できるように構成された、請求項１６に記載のピストン装置。
【請求項１８】
更に前記シャフトに作用する複数の力及び複数のモーメントの少なくとも１つを平衡化するための手段を備える、請求項１６に記載のピストン装置。
【請求項１９】
更に前記シャフトに対して前記斜板を傾斜させるための手段を備える、請求項１７に記載のピストン装置。
【請求項２０】
更に前記シャフト、斜板及びスリッパ組立体を収容するハウジングを備える、請求項１６に記載のピストン装置。
【請求項２１】
静止シリンダブロックと、
前記静止シリンダブロックによって囲繞された弁−シャフト組立体であって、該弁−シャフト組立体が、駆動キー、弁の弁キー溝及び前記シャフトのシャフトキー溝との間の相互作用を介して、前記弁−シャフト組立体のシャフトに接続される弁を備え、前記相互作用が前記シャフトに対する前記弁の自由度少なくとも１を与えるように構成される、弁−シャフト組立体と、
を備える、ピストン装置。
【請求項２２】
前記弁が、前記弁に対する力及びモーメントの少なくとも１つの関数として前記液圧ポンプ内での制御された流体の漏出割合によって前記シリンダブロック内で平衡化するように構成される、請求項２１に記載のピストン装置。
【請求項２３】
更に前記シャフトに接続された斜板を備える、請求項２２に記載のピストン装置。
【請求項２４】
更に前記シャフトの前記軸に直交する軸に関して前記斜板を傾斜させるための手段を備える、請求項２３に記載のピストン装置。
【請求項２５】
前記斜板が少なくとも１つの作用面を備える、請求項２４に記載のピストン装置。
【請求項２６】
前記斜板が前記斜板の前記少なくとも１つの作用面に結合された複数のスリッパ組立体を備える、請求項２５に記載のピストン装置。
【請求項２７】
ハウジング及び前記ハウジングと一体的なマニホルドと、
前記マニホルドによって囲繞された回転弁であって、該回転弁がシャフトと、通路部とシール部とを備える、回転弁と、
を備え、
前記シール部が半円形シールエッジを備える、
ピストン装置。
【請求項２８】
前記回転弁が、更に前記回転弁の第１端部の第１軸面シールと前記回転弁の第２端部の第２軸面シールとを備える、請求項２７に記載のピストン装置。
【請求項２９】
前記回転弁が、更に前記半円形シールリッジと反対の前記回転弁の側に高圧排出部を備える、請求項２８に記載のピストン装置。
【請求項３０】
前記回転弁が、更に前記回転弁の前記第１端部に取入れ部を備える、請求項２９に記載のピストン装置。
【請求項３１】
更に前記高圧排出部とマニホルドとの間に形成された作動ギャップを備え、前記作動ギャップが前記高圧排出部において前記半円形シールギャップの方向に加えられた力に依存する幅を有する、請求項２９に記載のピストン装置。
【請求項３２】
前記半円形シールリッジが前記マニホルドから概ね不変の作動距離を維持するように構成される、請求項３１に記載のピストン装置。
【請求項３３】
前記作動ギャップの前記幅が更にシャフト速度及び前記弁の円周に依存する、請求項３１に記載のピストン装置。
【請求項３４】
前記回転弁が概ね円筒形であり、前記半円形シールリッジが前記回転弁の３６０°未満を囲繞する、請求項２７に記載のピストン装置。
【請求項３５】
前記半円形シールリッジがマニホルド係合部と陥凹部とを備える、請求項３４に記載のピストン装置。
【請求項３６】
前記回転弁が、更に前記半円形シールリッジと反対の前記回転弁の側に低圧吸引部を備える、請求項２８に記載のピストン装置。
【請求項３７】
弁穴と、
前記弁穴によって囲繞された回転弁であって、該回転弁が少なくとも１つの軸面シールと少なくとも１つのラジアル面シールとを備える、回転弁と、
前記ラジアル面シールと前記弁穴との間の作動シール隙間と、
を備え、
前記作動シール隙間が前記回転弁の作動時に概ね不変の厚みを維持する、
ピストン装置。
【請求項３８】
更に前記回転弁と前記弁穴との間に排出ギャップを備え、前記回転弁が前記半円形シールリッジの方向に加えられた力によって付勢され、前記力が前記作動シール隙間の幅を決定する、請求項３７に記載のピストン装置。
【請求項３９】
前記回転弁が更にシャフトを備え、前記ラジアル面シールが半円形シール要素を備えかつ前記シャフトに関して概ね同軸である、請求項３８に記載のピストン装置。
【請求項４０】
更に前記シャフト上に通路部を備える、請求項３９に記載のピストン装置。
【請求項４１】
前記シャフトが入口通路と排出通路とを備える、請求項４０に記載のピストン装置。
【請求項４２】
弁穴とマニホルドとを有するハウジングと、
前記マニホルド内のシャフト、及び、前記弁穴内の回転弁であって、前記シャフトが遠位端において前記回転弁の平面状表面に取り付けられる、シャフト及び回転弁と、
を備え、
前記シャフトが第１軸を有し、前記回転弁が第２軸を備え、前記第１軸が前記第２軸からオフセットする、
ピストン装置。
【請求項４３】
前記第２軸が前記弁穴の軸と一致する、請求項４２に記載のピストン装置。
【請求項４４】
前記第１軸が前記マニホルドの中心線からオフセットする、請求項４３に記載のピストン装置。
【請求項４５】
前記回転弁が高圧出口を備える、請求項４２に記載のピストン装置。
【請求項４６】
前記シャフトが前記回転弁の前記高圧出口の方向にオフセットする、請求項４５に記載のピストン装置。
【請求項４７】
前記シャフトがマニホルド接触面を備える、請求項４６に記載のピストン装置。
【請求項４８】
前記シャフトが前記回転弁の前記高圧出口と反対の方向にオフセットする、請求項４５に記載のピストン装置。
【請求項４９】
更に平行にかつ前記弁穴の周りに円形にかつ前記弁穴と同軸に配列された複数のシリンダを前記マニホルド内に備える、請求項４２に記載のピストン装置。
【請求項５０】
前記回転弁が前記弁穴と概ね同軸である、請求項４９に記載のピストン装置。
【請求項５１】
前記シャフトが前記弁穴と同軸ではない、請求項５０に記載のピストン装置。
【請求項５２】
前記シャフトが前記回転弁と一体型である、請求項４２に記載のピストン装置。
【請求項５３】
弁穴の中の弁と、
前記弁と前記穴との間に位置する前記弁のラジアル表面上のラジアル面シールであって、該ラジアル面シールがシールリッジを備える、ラジアル面シールと、
前記弁の軸表面上の軸面シールであって、該軸面シールが前記弁の前記軸表面と前記弁穴の軸表面との間に在る、軸面シールと、
を備える、ピストン装置。
【請求項５４】
前記シールリッジが前記弁の前記ラジアル表面から遠ざかって前記弁穴へ向かって突出する、請求項５３に記載のピストン装置。
【請求項５５】
前記ラジアル面シールが少なくとも１つのラジアル面シールトルク伝達装置を介して前記弁に接続される、請求項５３に記載のピストン装置。
【請求項５６】
前記ラジアル面シールが少なくとも１つのラジアル面シールばねを介して前記弁から遠ざかるように付勢される、請求項５５に記載のピストン装置。
【請求項５７】
前記軸面シールが少なくとも１つの軸面シールトルク伝達装置を介して前記弁に接続される、請求項５３に記載のピストン装置。
【請求項５８】
前記少なくとも１つの軸面シールが軸面シールばねを介して前記弁から遠ざかるように付勢される、請求項５７に記載のピストン装置。
【請求項５９】
前記シールリッジが更に通路を備える、請求項５３に記載のピストン装置。
【請求項６０】
第１面と第２面とを有する斜板であって、前記第１面が前記第２面に概ね平行である、斜板と、
前記第１面上に在る前記ポンプの第１部分及び前記第２面上に在る第２部分と、
を備え、
前記第１部分が第１部分穴によって囲繞された第１部分回転弁を備え、前記第２部分が第２部分穴によって囲繞された第２部分弁を備え、
両方の弁がシャフトと通路部とシールリッジとを備える、
ピストン装置。
【請求項６１】
前記部分の少なくとも一方が、更に前記それぞれの弁に接続されかつ前記それぞれの弁と前記それぞれの穴との間にシールを与えるそれぞれのラジアル面シールを備える、請求項６０に記載のピストン装置。
【請求項６２】
更に前記弁から前記それぞれのラジアル面シールへ回転力を伝達するために前記それぞれのラジアル面シールを前記それぞれの弁と接続するトルクトランスレータを備える、請求項６１に記載のピストン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１４年２月７日に提出された米国特許仮出願第６１／９３７１６６号及び２０１４年１２月１７日に提出された米国特許仮出願第６２／０９３１４６号（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）に関連し、その利益を請求する。
【０００２】
本開示は、流体力特にアキシャルピストン装置を介する流体の変位に関する。
【背景技術】
【０００３】
アキシャルピストン技術は、典型的には非回転シリンダブロック及び回転シリンダブロック装置（例えば回転シリンダブロック型液圧ポンプ／モーター、一般には「回転群（rotating group）」と呼ばれる）において具体化される。従来の非回転シリンダブロックポンプを図１に示し、回転シリンダブロックポンプを図２に示す。
【０００４】
非回転シリンダブロックにおいては、ポンプのシャフト及び斜板にかかる力に問題がある。これらの力は、軸受で支えなければならない。残念ながら、ポンプのシャフト及び斜板に作用する力は平衡化されない。点検しないでいると、力の不平衡は急速なポンプの摩耗を生じる可能性がある。非回転シリンダブロックの不平衡荷重を処理するためには大きい軸受が必要なので、ポンプは、大きい軸受を収容するために非常に大きくなければならない。
【０００５】
非回転シリンダブロックにおいてはバランスしない力のほとんどをシリンダブロックが吸収するので、これらの問題は回転シリンダブロックには存在しない。従って、回転シリンダ装置は、非回転シリンダブロックの設計よりずっと小型にできる。回転シリンダブロックの設計は、大きい回転慣性質量（慣性モーメント）を持つと言う点で固有の欠点を有する。これは、特に回転速度が変化する時、パワー損失の増大として現れる。この技術で構成された装置は、回転シリンダブロックを収容するために付加的な構成部品を必要とする。これによって、以前の装置よりは小さいがそれでも望ましい物よりは大きくかつ重い装置を必要とする。これらの特性は、収納（packaging）及び効率にとって有害な要因である。
【発明の概要】
【０００６】
本発明のポンプは、非回転シリンダブロックを介して流体を取り入れ、いくつかの実施形態においては、回転弁を通過して流体を送る。回転弁は、シリンダブロック内で入口及び出口キャビティ並び複数のピストン穴と常に流体流通している。
【０００７】
ポンプは、一般的に斜板に対する力とポンプ内における力を平衡化（balance）しながら、斜板の回転を許容することを特徴とする。ポンプ全体に流体を分散することによって、過剰に大きい軸受を必要とすることなく非回転シリンダブロックポンプにおける不平衡の力を平衡化する。本ポンプの実施形態は、二面斜板を含み、全斜板力の平衡化を可能にする。このポンプのサイズは、もはや作動時の回転要素軸受の存在によって制限されない。ポンプは、広範囲の作動条件に対処でき、高圧及び／又は高排出量ポンプ（high displacement pump）に使用されるときサイズ減少に関して大きな利点がある。先行技術のポンプの設計及び機能は、非常に大きい軸受を必要とすることによって制限されていたが、本発明の設計においてはこれは問題にならない。
【０００８】
本発明の液圧ポンプの代表的実施形態は、シャフトの中に複数の通路を持つポンプである。回転弁及びシャフトの機能が単一の構成部品によって実施されるので、通路は、回転弁の必要性を排除する。液圧ポンプの１つの実施形態は、第１のセットの複数のスリッパシューに結合された第１面を有する斜板と、少なくとも１つの静止シリンダブロック内において自身の軸の周りで回転可能な自動調心シャフトと、を含む。自動調心シャフトは、流体を受け入れ、導き、排出する複数の通路を有する。自動調心シャフトは、ポンプの作動時に同心的に及び偏心的に回転可能である。シャフトの通路に対する流体圧力は、シャフトに対する力及び／又はモーメントを平衡化する。この圧力はシャフトの調心を助ける。
【０００９】
斜板はシャフトに接続され、シャフトの軸に直交する軸の周りで傾斜するように構成される。斜板の傾斜は、液圧手段、機械的ドッグボーン組立体、電気手段、歯車装置などによって得られる。
【００１０】
別の実施形態は、自動平衡化シャフトを有するポンプに関する。斜板は、相互に対向する第１及び第２の実質的に平面状の表面を有する。第１及び第２の複数のスリッパ組立体は、第１及び第２の平面状表面に結合される。シャフトの通路に対する流体圧力は、あらゆる方向の力を平衡化する。ハウジングは、シャフト、斜板及びスリッパ組立体を収容する。ハウジングは、ポンプに流体を受け入れるための少なくとも１つの入口と、ポンプから流体を排出するための少なくとも１つの出口とを有する。
【００１１】
液圧ポンプのシャフトは自動調心式である。代表的液圧ポンプは、少なくとも１つの静止１ピース型シリンダブロックと、静止シリンダブロック内で自身の軸の周りで回転可能なシャフトとを含む。液圧ポンプのこの実施形態は、第１及び第２の複数のピストンも含む。複数のピストンの各々はシリンダブロック内部に収容され、シャフトと同軸に弧状に配置される。複数のピストンは斜板の両側に在る。少なくとも１つの（又は第１の）シリンダブロックは、第１の複数のピストンを囲繞し、第２の静止シリンダブロックは第２の複数のピストンを囲繞する。
【００１２】
斜板がピストンの往復を駆動することによって生じるポンプ全体を通過する流体の流れは、シャフトに対する力及び／又はモーメントを生成する。複数の通路は、シャフトに対するこの力及び／又はモーメントが平衡化されるようにシャフトに形成される。
【００１３】
ポンプは、液圧ポンプのシャフトがこれに一体化された弁を持ち、かつシャフトに沿った通路がシャフトを確実に調心させると言う最小限の機能以上を果たすように、構成できる。通路は、シャフトに沿った複数の有利な位置で流体の流れを受け入れ、導き、排出するためにも与えられる。言い換えると、シャフトを調心するために必要な最小数の通路に加えて、ポンプの必要な流体流量に基づいて通路をシャフトに追加できる。このように実施形態が構成された場合には、少なくとも１つの静止シリンダブロックと、シリンダブロック内に囲繞された弁とを含む。弁は、静止シリンダブロックを貫通するシャフトを含む。シャフトは、シャフトの長さに沿って複数の通路を有する。
【００１４】
液圧ポンプの１つの実施形態は二面斜板を有する。斜板は、第１セットの複数のスリッパシューに結合された第１面と、第２セットの複数のスリッパシューに結合された第２面とを有する。斜板の第１面は、斜板の第２面に概ね平行である。斜板の第１面に結合される構成部品は、斜板の第２面に結合される構成部品に対して斜板を挟んで実質的に対称形である。
【００１５】
ハウジングは斜板を囲繞する。斜板は、流体軸受を介して複数のスリッパ組立体に結合される。スリッパ組立体は斜板の両側に在る。シャフトは、シャフトの端部に対して固定距離に斜板を固定する。斜板はピンによって所定の位置に固定できる。斜板を固定するために使用される手段に関係なく、斜板は、シャフトの軸に対して斜めの又はこれに直交する軸の周りで調節可能に構成される。又は、固定行程容積（fixed volumetric displacement）の場合には、斜板を特定の角度で固定できる。即ち、斜板は、必ずしも調節可能である必要はない。
【００１６】
ポンプの別の実施形態は、二面斜板を有し、複数のポンプが単一のハウジング内に収容される。この実施形態は、第１斜板表面を有する斜板を有する。第１ポンプは、第１斜板表面を含む第１の複数の構成部品を有する。第１斜板表面は第１の複数のスリッパシューに結合される。スリッパシューは複数のピストンに結合される。各ピストンは、それぞれのシリンダ穴内に収容される。第２ポンプは、第１ポンプの構成部品と実質的に同じ第２の複数の構成部品を含む。第２ポンプの構成部品は、第１ポンプの構成部品に対して実質的に対称形である。斜板の中央平面はポンプの間の境界線である。
【００１７】
単一のハウジングが第１及び第２ポンプを取り囲み、シリンダ穴はハウジングと一体的である。このポンプは、第１及び第２ポンプ内の内部力及び／又はモーメントを平衡化するための一体的手段を含む。少なくとも１つの付加的ポンプを単一ハウジングに含め、第１及び／又は代位ポンプと実質的に同様に構成することが想定できる。この場合、付加的ポンプのシャフトは、ハウジング内で第１及び第２ポンプに平行に配置される。
【００１８】
別の実施形態において、回転弁は、回転弁とシャフトとの間で推力及びトルクのみが伝達されるようにシャフトに不均一に（heterogeneously）結合される。シャフトは、斜板にも結合される。傾斜角度即ちシャフトの回転軸に直交する平面に対する斜板とスリッパの滑動境界面の角度は、所定の傾斜角度に設定される。即ち固定的にシャフトに結合されるか又は傾斜制御機構によって可変的に制御される。回転斜板は、スリッパ組立体を介してピストンを往復させる。斜板の半分において、ピストンはそれぞれのシリンダ穴から引き出され、他方の半分においてピストンはそれぞれのシリンダ穴の中へ延びて押し入れられる。
【００１９】
回転弁は、２つの別個の流体通路、即ち吸引及び排出通路即ちそれぞれ入口及び出口通路、を持つ概ね円筒形である。両方の通路は、湾曲表面で１つ又はそれ以上のピストン穴と流通する。２つの通路の湾曲表面は、相互に対向し、各々回転弁円周の半分未満を占める。回転弁は、ポンプ入口通路がピストン穴から後退しているピストンのピストン穴へ通じ、かつポンプ排出通路がピストン穴の中へ伸張するピストンのピストン穴へ通じるように、シャフトに結合される。従って、ピストンが穴から引っ張られると、回転弁は、弁の吸引キャビティからの流体がそれぞれのピストン穴の増大する容積の中へ移転できるようにする。ポンプ軸の他方の（直径方向の）側（on the other diametrical side）のピストン穴においては、流体は、ピストン穴から排出通路を通過して弁の排出キャビティへ押し出される。
【００２０】
回転弁の設計の変形が可能である。開示されるポンプの実施形態は、回転弁を囲繞する一体的マニホルドを持つハウジングを含む。回転弁は、シャフトと通路部とシール部とを含む。シール部は、半円形シールリッジを有する。回転弁は、回転弁の第１及び第２の平面状端部に第１及び第２軸面シール、並びに半円形シールリッジと反対の回転弁の側に高圧排出部及び回転弁の第１端部に入口部を有する。回転弁は概ね円筒形であり、半円形シールリッジは、回転弁の３６０°未満を囲繞する。回転弁は、マニホルド係合部（即ちシールリッジ）と陥凹部とを有する。
【００２１】
作動ギャップが、高圧排出部とマニホルドとの間に在る。作動ギャップの幅は、高圧排出部において半円形シールリッジの方向に加えられた力に依存する。半円形シールリッジは、作動時にマニホルドから概ね不変の作動距離を維持する。また、作動ギャップの幅は、シャフトの速度及び回転弁の円周にも依存する。
【００２２】
ポンプの更なる実施形態は、回転弁を囲繞する弁穴を含む。回転弁は、少なくとも１つの軸面シールと少なくとも１つのラジアル面シールとを有する。作動シール隙間がラジアル面シールと弁穴との間に在る。作動シール隙間は、弁の作動時に概ね不変の厚みを維持する。排出ギャップは、回転弁と穴との間に在る。回転弁は、半円形シールリッジの方向に加えられた力によって付勢され、この力は、作動シール隙間の幅を決定する。回転弁はシャフトを含む。ラジアル面シールは半円形シール要素を有し、シャフトと概ね同軸であり、シャフトは入口通路と排出通路とを有する。ラジアル面シールは、常にはシャフトと同軸ではないようにシャフトに対して自由に移動できる。
【００２３】
ポンプの更に別の実施形態は、弁穴とマニホルドとを有するハウジングを含む。シャフトはマニホルド内に在り、回転弁は弁穴内に在る。シャフトは、遠位端において回転弁の平面状表面に取り付けられる。シャフトは、相互にオフセットする第１及び第２軸を有する。作動時に第２軸は弁穴の軸と符合（coincident）し、第１軸はマニホルドの中心線からオフセットする。
【００２４】
回転弁は、高圧出口と低圧入口とを有する。シャフトは、回転弁の高圧出口と反対の方向にオフセットでき、回転弁の高圧出口寄りの方向へもオフセットできる。
【００２５】
シャフトは、シャフトのマニホルド接触面を介してマニホルドに接触する。軸受はマニホルドの中に配置され、マニホルド接触面においてシャフトに当接する。
【００２６】
複数のシリンダが、マニホルド内に、平行にかつ弁穴の周りに円形にかつ弁穴と同軸に配列される。回転弁は、弁穴と概ね同軸であり、シャフトは弁穴と同軸ではない。シャフトは回転弁と一体型である。
【００２７】
回転弁は高圧荷重を平衡化する。回転弁は、不平衡の力（弁をその回転軸から外れさせる）を排除するように構成できる。弁に対する不平衡の力があると、潤滑液フィルムバリアを破壊し、それによって、回転弁と弁穴との間の金属−金属接触を生じる。これは、弁を弁穴に付着させて、回転部材を妨害する可能性がある。
【００２８】
回転弁は、弁とマニホルドスラストシェルフ（manifold thrust shelf）との間のスラストキャビティへ高圧流体を移送し又は導いて、シャフトに対する軸荷重を平衡化する。１つの実施形態において、弁／流体スラストキャビティ境界面の面積は、全てのピストン／流体境界面の合計の約半分に等しい。シャフトに対する軸荷重の大部分は、シリンダブロック内部に含まれる。ローラー要素スラスト軸受は、シャフトと外側ハウジングとの間の総軸荷重の一部を制御するのに適する。
【００２９】
この実施形態において、低圧流体は、入口ポートを通過してポンプへ進入して弁の入口キャビティへ至る。この流体は、弁入口通路によって複数のピストン穴へ送られる。弁入口通路と流通する各ピストンはピストン穴から押し出される。シャフト−弁が回転し続けると、ピストンはピストン穴の中へ押し込まれ、それによって流体を圧縮する。この時、ピストン穴は弁排出通路へ向けて開き始める。弁排出通路は、ピストン穴からの高圧流体を排出キャビティへ送ることができるようにし、流体は、排出キャビティから排出ポートを通過してポンプから出て行く。ピストンを動かすために必要な力はシャフト−弁への入力トルクによって与えられる。このトルクは斜板へ伝達される。斜板は、シャフト−弁に対する斜板の傾斜（傾斜角度として知られる）によって斜板の高圧側半分においてスリッパの中へ押し込められる。スリッパ組立体は、その後、ピストン穴内部の液体と流通するピストンの中へ押し込められる。このプロセスは、１組の異なる力／モーメントを生成する。軸荷重は、斜板によって支えられ、弁シャフトへ伝達される。等しくかつ対向する軸荷重は、スラストキャビティによって弁シャフトによって支えられ、それによって、ゼロ正味軸荷重となる。モーメントは斜板によって支えられ、弁−シャフトへ伝達される。等しくかつ対向するモーメントは、弁排出通路と弁入口通路との間の差圧によって弁−シャフトによって支えられる。最終的な力／モーメントは、回転軸の周りのモーメントであり、これに対してシャフト−弁を駆動するために必要とされる入力トルクが反応する。このようにして、シャフト−弁及びその他の全ての回転部材が平衡化される。回転部材の平衡は、斜板制御及び／又はスリッパ抑え機構とは無関係である。
【００３０】
先行技術のポンプにおいて、高圧流体の変位は、斜板及びマニホルドに対する大きいスラスト又は軸荷重を生じる。スラスト又は軸荷重は、ポンプ外側ハウジングへ伝達される。また、先行技術のポンプにおいて、トラスト荷重は、外側ハウジング構成部品の間に大きい分離力を生じ、それによって必要とされるクランプ荷重を増大する。このスラスト荷重を複数の構成部品に分配すると、本体内の全ての軸荷重を含む１ピース型シリンダブロックを利用してクランプ荷重の必要量を減少し、それによってポンプのサイズ及び重量を減少する本発明と異なり、ポンプの全体サイズ及び重量を増大するので不利である。
【００３１】
ポンプは、非回転シリンダブロックを組み込む。往復は、斜板を回転シャフトに取り付けることによって得られる。斜板は、ポンプ内でピストンを往復させるために単一の軸に対して所定の角度の単一の軸の周りで回転する。概ね円筒形の回転弁は、平面状表面に低圧流体の外部供給源と流通する吸引又は取入れエリアを有する。取入れ口は、弁を介して回転弁の湾曲表面の入口通路（交互に１つ又はそれ以上のシリンダ穴と流通するように構成される）と流通する。回転弁の対向する湾曲表面には、回転弁の陥凹出力又は排出エリアが在る。出力エリアは、交互に１つ又はそれ以上のシリンダ穴と流通し、ポンプから高圧流体を出力するための導管となる。
【００３２】
このポンプは、回転弁の中心線を通過して流体を取り入れ、流体は、より直接的かつ一貫した経路を進み、流体速度の上昇の可能性を減少するので、入口通路とピストン穴との間の圧力損失を減少する。但し、この弁は、一貫してピストン穴へ至るシリンダブロック導管へ通じる。
【００３３】
回転弁は、高圧荷重を平衡化する。これによって、そうでなければ弁を中心から外してしまう力を排除する。回転弁は、潤滑液フィルムバリアを維持して、回転弁とシリンダブロックとの間の金属−金属接触を防止できる。
【００３４】
従来のスリッパシューは、各ピストンの球形ヘッドに直接取り付けられ、抑え板によって斜板の平坦な面部分との間の効果的な滑動接触を維持する。
【００３５】
以前の非回転シリンダブロック軸流ポンプの反復は、大きい軸受を必要とした。その結果、ポンプは大型で重量になる。本明細書において開示する実施形態は、容量又は効率を損失することなく、３分の１程度にサイズ及び重量を減少し、更に様々なポンプの修正が得られる可能性がある。このポンプは、より小さいストロークでより大きい直径のピストンを持つことができる。ピストンは容量を犠牲にすることなくもっと短くすることができ、これによってより短いポンプを可能にする。作業流体（working fluid）でピストンの荷重を平衡化しなければ、荷重は、機械的軸受（即ち、スラスト軸受）で平衡化しなければならない。先行技術のポンプにおいて、短く幅広の機械的ピストンのこの種の軸受は、非常に大きくならざるを得ない。しかし、本ポンプは流体軸受を採用するので、ポンプのサイズを増大することなく短く幅広のピストンを使用できる。
【００３６】
斜板は、複数のピストンのストローク長さを調節するように構成される。斜板の傾斜角度を調節するための手段は、機械的又は液圧式、又はその組合せとすることができる。液圧の場合、ボリュームの中の作動流体（hydraulic fluid）の変動に反応して斜板の傾斜角度を調節するように構成される複数の液体充填ボリュームを含むことができる。ポンプの回転弁は、モーメントゼロ化手段を含むこともできる。モーメントゼロ化手段（moment zeroing means）は、回転時に高圧流体を受け入れるように設置された平衡化高圧通路を有する。
【００３７】
複数のピストンの各々は、作業液端部を有する。高圧流体に曝される回転弁の平面状端部の実効（正味）表面積は、高圧流体に曝される複数のピストンの各々の高圧端部の表面積の合計に等しい（又は、ほぼ等しい）。複数のスリッパ組立体は、斜板をそれぞれのピストンに接続する。流体軸受は、各スリッパ組立体と斜板との間に配置される。流体軸受は、それぞれのピストンの高圧端部に流体結合される。
【００３８】
シャフト及び回転弁は、自由度少なくとも４で自由に移動するように設計される。この液圧ポンプは、静止シリンダブロックと、静止シリンダブロック内の弁とを有する。弁は、シャフトに接続され、静止シリンダブロック内でシャフトと実質的に同軸である。弁はシャフトの軸の周りで回転可能であり、弁は、自由度４でシャフトの軸に対してオフセット可能に構成される。
【００３９】
弁とシャフトとの間の接続は、シャフトから弁への力の伝達を、シャフトの回転軸の周りのトルク及び回転軸に沿ったスラスト荷重に制限するように構成される。弁は、弁に対する力及び／又はモーメントの関数としての制御された漏出割合によってシリンダブロック内で平衡化される。
【００４０】
液圧ポンプの別の実施形態は、ドライブキーを持つように設計されたポンプである。この実施形態は、シャフト−弁組立体を有する。弁は、ドライブキーとキー溝との間の相互作用を介してシャフトに接続される。弁とシャフトとの間の接続は、複数のタイプの締結部のいずれかによって維持される。相互作用は、シャフトに対する自由度少なくとも１を弁に与えるように構成される。自由度（複数の場合もある）は、シャフトの回転軸に直交するように構成される直線方向である。斜板はシャフトに接続される。斜板はシャフトと一緒に回転し、斜板を傾斜させるための手段を介してシャフトの軸に直交する軸の周りで傾斜するように構成される。
【００４１】
回転弁は、回転弁の直径より大きい高さを有することが好ましい細長い円筒形である。高圧交差通路は、回転弁の側面に並置される。低圧移行ゾーンは回転弁の側面に在り、高圧通路と接触し、高圧通路から設定距離だけ延びる。
【００４２】
シャフトは回転弁の平面状端部と一体的である。排出スラストキャビティの流体スラスト軸受表面積は、複数のピストンの端面の総面積の約半分に等しい。
【００４３】
複数のスリッパ組立体は、斜板と流体結合される。スリッパ組立体は、各々、スリッパボールと、スリッパネックと、スリッパシューとを含む。抑え板は、スリッパ組立体と斜板との間の流体結合を維持する。抑え板は、各々それぞれのスリッパ組立体と係合するように構成された複数の凹部を備える。抑え板はシャフトの周りでの回転を防止される。
【００４４】
別の実施形態は、分離型回転弁／シャフトの実施形態である。分離型実施形態の回転弁は、回転バレル弁である。この実施形態の利点の１つは、これよりディスク形の弁と異なり、バレルを模倣する弁を使用することによってカンチレバー力（cantilevered force）を排除することである。これは、ディスクが力をカンチレバーしがちであることによる。この実施形態は、斜板を有するシャフトを含む。シャフト及び斜板は、ハウジング内で回転する。複数のピストンは、シャフト及び斜板の回転に反応して往復動（oscillate）する。回転弁は、シャフトと同軸であり、回転弁の平面状端部においてシャフトに固定的に取り付けられる。回転弁は、シャフトと共通の軸の周りで回転するように構成される。
【００４５】
この実施形態の有利な特徴は、入口ポートがポンプの主軸に沿って中心に位置することである。この構成の１つの利点は、回転弁内における入口通路のターン数を減少できることである。従って、空洞化の可能性が減少する。この実施形態は、ポンプハウジング内のシャフト及び回転弁を含む。回転弁はシャフトと同軸であり、シャフトに接続される。通路は、入口ポートに接続され、９０度以上の曲がり又はターンを持つ行程経路を有する。少なくとも１つの高圧通路が、回転弁の中に配置される。
【００４６】
ポンプハウジングは、一体化されたマニホルドと複数のシリンダを有する。シリンダ穴は、回転弁高圧通路に流体接続される。シリンダ穴は、回転弁が回転すると交互にポンプ入口及び通路及びポンプ出口と流体的に接続する。
【００４７】
この実施形態は、複数のピストン穴を有するマニホルドハウジングを含む。回転弁は、マニホルドハウジング内に回転可能に収容され、シリンダ穴に直列的に流体接続される入口穴及び入口通路を含む。入口通路は回転弁を通過する軸を有する。入口通路は、過剰な流体の分離を避けるために最大曲り角度が約９０度なので、通路を通過する流体の速度が増大する。
【００４８】
斜板は、少なくとも部分的に入口を通過する流量を支配し、流量は、更にシャフトの回転速度によっても支配される。回転弁は、回転弁の側面に並置された複数の高圧交差通路を含む。高圧通路は、高圧交差通路と流体接続され、高圧交差通路から設定距離だけ延びる。回転弁の平面状端部は、ポンプにおける軸力を平衡化するように構成される排出スラストキャビティの存在を可能にする。
【００４９】
回転弁と駆動要素（シャフト）との間の接続は、回転弁キー溝と１つ又はそれ以上のＣクリップによって得ることができる。この構成の利点は、平面スラスト荷重がキー溝、Ｃクリップ及びシャフトの間の境界面によって支えられ、境界面が駆動要素から回転弁へトルクを伝達するための手段を与える点にある。回転弁のキー溝とシャフトのキーとの間の接続は、シャフトから回転弁へトルクを伝える。
【００５０】
シャフトと回転弁との間の接続は、シャフトと同軸の少なくとも１つの好ましくは１対のＣクリップによってロックされる。クリップは、シャフトの凹部及び回転弁の対応する凹部に係合する。キー溝は、回転弁の平面状表面において自由度少なくとも１を持つことができる。
【００５１】
回転弁は、回転弁に作用する力を平衡化するように構成される、回転弁の表面に一体化された構成部品を有する。これらの構成部品も、ポンプ全体のモーメントを平衡化するのを助けるように構成できる。少なくとも、構成部品は、ポンプ内の回転力及び軸力を平衡化するように構成される。
【００５２】
分離型シャフト−弁ポンプ（及び一体化されたシャフト−弁ポンプ）は、回転弁の表面内に与圧及び減圧ノッチを含むことができる。その利点は、ポンプ騒音の減少である。ポンプ騒音は、特に流体圧力の急速な変化から生じる。
【００５３】
ポンプのこの実施形態は、主穴を有するマニホルドとマニホルド−ハウジング内の回転弁とを含む。回転弁は、高圧出口と低圧外側表面とを含む。回転弁は、主穴の中心線に沿った回転軸を有する。少なくとも１つの与圧ノッチは、高圧出口の入口側に流体接続される。
【００５４】
回転弁は、その平面状表面の１つにおいて入口を含む。入口は、回転弁の回転軸の周りで調心される。回転弁は、又その湾曲側面に交差通路を含む。高圧流体の流れによって回転弁に作用する力は、交差通路によって平衡化される。少なくとも１つの高圧ゾーン及び少なくとも１つの低圧ゾーンが、交差通路によって与えられる。高圧ゾーン及び低圧ゾーンは、回転弁に対するモーメント力を排除するように回転弁の周りに構成され、ゾーンの配置は、実験により又は弁に対する全てのモーメント及び力が平衡化される数式によって決定される。
【００５５】
上述の１ピース型シリンダブロックの利点は、先行技術シリンダブロックの複数部品ハウジン内のシームに作用する力が排除されることである。シリンダブロックは、複数のシリンダ穴を含む。ピストンは、各シリンダ穴内に滑動式に配置される。シリンダブロックは一体型であり、シリンダ穴はシリンダブロックと一体的である。
【００５６】
液圧スリッパ組立体の流体供給流路は、スリッパ組立体の長さ全体を通過する。また、複数のピストンの各々は、スリッパ組立体流体供給流路と流体結合されかつピストン穴に流体結合されるピストン流体供給流路を有する。
【００５７】
開示する内容は、ポンプの弁／シャフト／斜板とシリンダブロック／マニホルド／ハウジングとの間の相対的運動を許容する流体軸受を採用する。この構成は、装置内の全ての軸受に対する荷重を減少し、それによって、作動時の寄生的軸受損失（parasitic bearing loss）を減少する。
【００５８】
軸受荷重の減少は、流体力と荷重に対する構造的反応との間の平衡の関数である。圧力及び／又はエネルギーは流体から機械的力又は仕事へ転化（transfer）され荷重へ転化されるので、流体力は、機械的エネルギーが駆動モーターから流体へ伝えられるときにポンプにおいて生じる。設計によって、ピストンの動きに抵抗する流体圧力の反応によって生じるピストンの軸力と、弁／シャフトの平面状表面（平面状表面は垂直の軸成分を有する）に作用する高圧流体によって発生した反応力である第２の力との間には平衡がある。正味力（即ち、上記の第１力と第２力の規模の差）は、装置の作動中継続的に変動する。これらの力の時間変動不平衡があるので、装置の構造は正味残留力及びモーメントを支持する必要がある。
【００５９】
非回転シリンダブロック技術の利点は、より小さい質量及びより小さい装置直径であり、これは、より小さい回転質量従って慣性を与え、非定常条件で作動するときの全体的効率を改良する。また、シリンダブロックは、装置ハウジングとして使用でき、従って、別個の構成部品即ち装置の構造部材としてのハウジングを追加する必要がない。
【００６０】
このポンプは、回転部材（即ち、シャフト、斜板及び弁、並びにこれらを結合しかつ／又は制御するために使用される機構）に対する上述の内部力及び／又はモーメントを平衡化するために、作業流体及び作業流体からの不可避的漏出（即ち、高圧で変位する流体。この流体は、そうでなければポンプ内の様々な構成部品間で漏出してタンク／容器へ排出されるだけなので、寄生損失１００％を示したであろう）を使用する。このポンプ装置は、荷重抵抗軸受を発現するために（即ち静圧軸受を支持するために）前記作業流体の付加的寄生的ポーティングを必要としないように、作業流体が高圧で変位する時作業流体によって生成された機械的構成部品に対する内部力を平衡化するために作動液の設定された（設計により）制御漏出を使用することを最小限に抑える。これは、装置の全体的効率を改良する効果を有する。従って、このポンプは、能動要素軸受（即ちローラー要素式軸受）の使用を必要としない。典型的アキシャルピストン装置は、所与の荷重及び回転速度のとき、直径、重量及びコストの大きい軸受を必要とする。
【００６１】
開示するポンプの実施形態は、湾曲したシール／軸受表面を有する円筒形の弁の形状を有する。従来の技術は、平面状軸受（即ち流体フィルムとして作用する作業流体によって分離される２つの平坦なシール表面）として弁板を使用する。円筒形の利点は、軸外れ負荷条件（即ち、穴に対するシリンダの偏心位置）で作動する時、シリンダとその穴との間の隙間が可変的ギャップサイズを生成することである。これは、回転時に作業流体のウェッジのような効果を生じる。ウェッジ効果（図３）として知られるこの現象は、負荷領域内に不均衡圧力分布を生じ、これには２つの機能がある。まず、加えられる荷重に等しくかつこれに対向する反力を与える。第２に、ウェッジ効果は、シリンダ（又はシャフト）が回転する時負荷領域へ新しい流体を引き入れ、これによって負荷領域と流体キャビティの残り部分との間の差圧によって損失した流体を補充する。
【００６２】
開示するポンプは、弁とジャーナル軸受機構を１つの構成部品に結合する。排出側から吸引側への（軸受ランドを横切る）軸方向の漏出流は、熱伝達手段を与え、それによって、専用ポートからジャーナルランドエリアの中心へ予圧流体（潤滑液）を送る必要をなくす。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】非回転シリンダブロックを有する従来のポンプを示す。
【図２】回転シリンダブロックを有する従来のポンプを示す。
【図３】ウェッジ効果を受ける回転弁を示す。
【図４】自動平衡化液圧ポンプの第１実施形態を示す。
【図５】弧状に配列された本発明の液圧ポンプの複数のピストンを示す。
【図６】回転斜板を持つ液圧ポンプの第１実施形態を示す。
【図７】液圧ポンプの第２実施形態を示す。
【図８】液圧ポンプの第３実施形態を示す。
【図９】図５の液圧ポンプの断面図である。
【図１０】図５の液圧ポンプの別の断面図である。
【図１１Ａ】図５の液圧ポンプの回転弁の詳細図である。
【図１１Ｂ】図５の液圧ポンプの回転弁の詳細図である。
【図１２】斜板の詳細図である。
【図１３】スリッパ組立体の詳細図である。
【図１４】２ピース型回転弁の図である。
【図１５】重大な摩耗を示す回転弁である。
【図１６】回転弁の第１バージョンを示すポンプの断面図である。
【図１７Ａ】図１６の回転弁のシール部の第１図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａのシール部の第２図である。
【図１７Ｃ】シール部の表面を横切る圧力低下を示す、図１７Ａのシール部の断面図である。
【図１７Ｄ】回転弁に取り付けられた図１７Ａのシール部の第１図である。
【図１７Ｅ】回転弁に取り付けられた図１７Ａのシール部の第２図である。
【図１８】図１６の回転弁を使用するポンプ全体の第１断面図である。
【図１９】回転弁が図１８の位置から９０°回転している、図１６の回転弁を使用するポンプ全体の第２断面図である。
【図２０】弁穴内部の図１６の回転弁及びシール弁の上面図である。
【図２１】回転弁の第２バージョンを示すポンプの断面図である。
【図２２Ａ】図２１の回転弁に取り付けられたシール部の第１図である。
【図２２Ｂ】図２１の回転弁に取り付けられたシール部の第２図である。
【図２３】シール部の表面を横切る圧力低下を示す図２１のシール部の断面図である。
【図２４】弁穴内部の図２１の回転弁及びシール部の上面図である。
【図２５】回転弁の第３バージョンを示すポンプの断面図である。
【図２６】図２５のポンプの回転弁及びシャフトの断面図である。
【図２７】軸面シールの実施形態及びラジアル面シールの実施形態を示す。
【図２８】回転面シールの部分図である。
【図２９】軸面シールの斜視図である。
【図３０】図２７のラジアル面シールの実施形態及び回転面シール実施形態を有する二面ポンプを示す。
【図３１】弁及びラジアル面シールの断面図であり、弁のラジアル面シールにおける圧力勾配を示す。
【図３２】弁内の通路に対するＯリングを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
図４は、液圧ポンプ２を示す。ポンプ２は、ハウジング４を含む。シャフト−弁（シャフト及び弁）６は、ハウジング４の長さ全体に延びる。シャフト−弁６は、ポンプ２内の力及び／又はモーメントを平衡化できるようにする。力及び／又はモーメントの平衡化の結果、ポンプ内の機械的軸受の必要性が減少する。従って、ポンプ２の構造及び機能は、ポンプ２にローラー要素軸受を必要としないので、作動時に転がり要素軸受の機能によって制限されない。
【００６５】
ポンプ２のこの実施形態は、シャフト−弁６の中に複数の通路１０ａ及び１０ｂを有する。ポンプ２全体を通過する流体の流れ及び回転斜板８の回転は、シャフト−弁６に対する力及び／又はモーメントを生じる。流体の流れは斜板の回転の結果として生じる。ピストンは、回転斜板との係合の結果生じる往復を介して流体の流れを生じる。従って、回転斜板（及び流体の流れ）は、ポンプに対する力を生じる。複数の通路１０ａ及び１０ｂは、シャフト−弁６に対する力及び／又はモーメントが平衡化されるようにシャフト−弁６の中に構成される。
【００６６】
シャフトから分離した回転弁は特定の実施形態においては有利であり、これについては下で詳細に論じる。但し、この実施形態においては、通路１０ａ及び１０ｂは、シャフト−弁６と一体的であり、回転弁及びシャフトの機能は単一の構成部品即ちシャフト−弁６によって実施されるので、別個の回転弁を必要としない。本明細書において開示するような回転弁を持たない従来の非回転シリンダブロックポンプを図１に示す。
【００６７】
斜板８は、シャフト−弁６に接続され、シャフト−弁６の軸に直交する軸２８の周りで傾斜するように好ましく構成される。斜板８は、第１の複数のスリッパ組立体１４（slipper assemblies，すべり金組立体）に結合された第１面１２を有する。スリッパ組立体１４と斜板８との間の接触を図５に示す。シャフト−弁６は、ハウジング４内において、自身の物理的軸１６の周りで自動調心（self-centering）する。即ちシャフト−弁６の回転軸は、シャフト−弁の対称軸とできる限り整列する。斜板８は、二面斜板である。斜板８はディスク形であり、ディスクの中央を通過する平面を挟んで対称形である。第１面１２は、平面状表面であることが好ましい。斜板８は、同様に平面状表面であることが好ましい第２面２０を有する。斜面８の第１面１２と第２面２０は、相互に対向する。第２の複数のスリッパ組立体５０は、斜板８の第２面２０に結合される。
【００６８】
両側ポンプ（double sided pumps）においてウェッジ形斜板を使用することが、先行技術においては支配的であった。しかし、このポンプ２において、斜板の第１面１２と斜板の第２面２０は、相互にできる限り平行に近い。第１面１２と第２面２０が相互に絶対的に平行である必要はない。但し、第１面１２と第２面２０が平行に近ければ、それだけ、シャフト−弁６に対する力及び／又はモーメントの完全な平衡化に近くなる。
【００６９】
スリッパ組立体１４の各々は、ピストン１８を含む。ハウジング４は、各ピントン１８のシリンダブロックとして作用する。ポンプ２において、ハウジング４は非回転であり、各ピストン１８は、シャフト−弁６及び斜板８が回転する間、円周に対して静止したままである。これは、シリンダブロックが回転する先行技術のポンプと対照的である。
【００７０】
図６を参照すると、第１の複数のスリッパ組立体１４は、斜板８の第１面１２に結合され、第２の複数のスリッパ組立体５０は第２面２０に結合される。各スリッパ組立体１４の端部には、スリッパシュー２４が在る。スリッパシュー２４は、斜板８の表面に沿って所定の距離４４を滑動できる。スリッパシュー２４と斜板８の２つの面１２及び２０との間の結合は、流体軸受（fluid bearing）を介して得られる。従って、スリッパシュー２４は、斜板８の表面に沿って自由に滑動する。
【００７１】
ピン２２は、シャフト−弁６の一端に対して一定距離で斜板８を固定する。斜板８を固定するために使用される手段に関係なく、斜板８は、シャフト−弁６の軸に対して斜めの又は直交する軸２８の周りで調節可能であるように構成される。斜板８の傾斜角度の増減は、液圧ポンプ２の行程容量即ちシャフト回転当りの容量変位を調節する。斜板８の傾斜角度が大きければ、それだけポンプ２の回転当りの行程容量が大きくなる。斜板８の傾斜角度が大きくなると、スリッパ組立体１４及び５０のピストン１８の各々のストロークが増大する。従って、ピストン１８を収容するピストン穴１８は、より多くの流体を収容でき、それによって行程容量を増大できる。
【００７２】
ピストン１８を作動するために、シャフト−弁６はその軸１６上で回転する。シャフト−弁６の回転は、斜板８を軸１６の周りで回転させる。斜板８が傾斜すると、斜板８とスリッパ組立体１４及び５０の相互作用は、各ピストン１８の個々の軸に沿ってピストン１８を往復させる。各スリッパ組立体１４及び５０と斜板８との間の相互作用は、斜板８とスリッパ組立体１４及び５０との間の流体軸受の存在によって強化される。流体軸受は、ピストン及びスリッパの中心を通過して供給される高圧流体によって与えられる。
【００７３】
斜板８は、ピン２２の軸２８の周りで傾斜可能である。作動上、シャフト−弁６の回転軸１６に対して斜板８を傾斜（即ち角度位置）させるための手段３２が斜板８に接続される。斜板８を傾斜させるための手段３２は、油圧ジャッキ又はシリンダなどの液圧手段、機械的入力に反応する機械的ドッグボーン組立体（dog-bone assembly）、電気手段、歯車装置又はこれらの任意の組合せのいずれでもよい。シャフト−弁６は、ポンプ２の作動時に意図しないが時には避けがたい偏心回転（及び中心回転）を生じる可能性がある。従って、自動調心式（self-centering）のシャフト−弁６を持つことが有利である。図４に示すように、複数の通路１０ａ及び１０ｂは、ポンプ全体を通じて、シャフト−弁６の中へ流体を受け入れ、その周りで流体を導き、シャフト−弁から流体を排出する。複数のピストンの各々は、シャフト−弁６と同軸に弧状（arcuately）に配置される。複数のピストン１８は、２つのセットにグループ分けされ、ハウジング４の両端に在り、それぞれ斜板８の面１２及び２０と係合する。
【００７４】
ハウジング４は、ポンプにおいて流体を受け入れるための少なくとも１つの入口通路３６と、ポンプ２から流体を排出するための少なくとも１つの出口通路３８とを有する。シャフトの各端の通路１０ａ及び１０ｂは、概ね１８０°離間する。
【００７５】
図６から分かるように、流体は、入口通路３６においてハウジング４へ進入し、低圧キャビティ４６を進行する。流体は、低圧ポート４０ａ及び４０ｂ及び低圧通路１０ｂ（図４）を介して複数のピストン穴４８へ進入する。シャフト−弁６が回転する時、低圧通路１０ｂは、低圧ポート４０ａ及び４０ｂと連続的に整列する。高圧通路１０ａは、高圧ポート４２ａ及び４２ｂ（図６）と連続的に整列する。高圧ポート４２ａ及び４２ｂは、ライン５２ａ及び５２ｂを介して出口通路３８と連結する。
【００７６】
シャフト−弁６に作用する力（主にピストンに対する高圧流体力によって発生したモーメントによって生じる）は、通路１０ａ及び１０ｂの形状及び設置位置によって平衡化される。図４を更に参照すると、通路１０ａが高圧ポート４２ａと係合したとき、動力学的に通路１０ａに対向する即ちポンプに対する力を平衡化させる通路１０ｂは、低圧ポート４０ｂと係合する。これは、スリッパ組立体８の位置が斜板８上において概ね対向するので（即ち、斜板８が傾斜し回転する時、１つのスリッパ組立体はその穴から滑り出て、それによって真空を生成し、一方これに対向するスリッパ組立体はその穴に滑り込んで、穴の内部の流体に高圧を生成するのを助ける）、スリッパ組立体の作用が相互に対向するためである。効果は、ポンプ２内の流体の流れによって生じるポンプ２に対する力が斜板８に対するスリッパ組立体１４及び５０の力を平衡化することである。
【００７７】
斜板８の面１２及び２０は、シャフト−弁６に対して斜板８が傾斜する（傾斜角度（swash angle）として知られる）ので、斜板８の高圧側半分上のスリッパ組立体１４に圧力を加える。各スリッパ組立体１４及び５０の各スリッパシュー２４は、力を受けて、各それぞれのピストン１８に対して圧力を加える。ピストンはピストン穴４８内の流体と流通する。図４に示すように、このプロセスは、４つの異なる力／モーメント（Ｆ1,u、Ｆ1,l、Ｍ1、Ｍ2）を生じる。軸荷重（Ｆ1）は、斜板８によって支えられる。軸荷重には、等しくかつ対向する２つの成分（Ｆ1u及びＦ1l）がある。背中合わせのピストン配列には相殺作用（trade-off）がある。軸荷重の完全平衡は、ゼロインデクシング（zero indexing）（即ち、非整列（misalignment））で得ることができるが、インデクストピストン（indexed piston）は、ゼロでない正味軸荷重を生じる。但し、背中合わせピストンのインデクシングは、軸荷重の適切な平衡を与え、インデクシングの利点は、流れの波紋（flow ripple，即ち、振動、騒音、圧力・流量の波動）を大幅に減少できる（即ち、ゼロインデクシングの振幅の半分近く）ことである。
【００７８】
ラジアル荷重（Ｆ2）は、シャフト−弁６によって支えられる。ラジアル荷重には２つの成分（Ｆ2,u、Ｆ2,l）がある。これらの成分Ｆ2,u及びＦ2,lは、相互に等しくかつ対向し、それによって、ゼロ正味ラジアル荷重を生じる。モーメント（Ｍ1）は、斜板８によって支えられ、ピボットピン２２を介してシャフト−弁６へ伝達される。これに等しくかつ対向するモーメント（Ｍ2）は、高圧通路１０ａと低圧通路１０ｂとの間の差圧によってシャフト−弁６によって支えられる（Ｍ2は、Ｆ2,u及びＦ2,lによって生成される）。もう１つの力／モーメントは、回転軸の周りのモーメント（Ｍz）であり、シャフト−弁６を駆動するために必要な入力トルクがこれに反応する。従って、シャフト−弁６及びその他の全ての回転部材は平衡化される。回転部材の平衡は傾斜角度とは無関係である。
【００７９】
図４及び図６に示すハウジング４は、部品４ａ及び４ｂを含む２ピース型ハウジングである。但し、ハウジングは、一体型であるか又は多くの構成部品を持つことができる。ハウジング４が多数の構成部品を持つ場合、構成部品の間に静止シール例えばＯリングまたはガスケットを設置すると有利である。構成部品は、フランジ又はソケット式接続によって一緒に保持できる。２部品構成の場合、第１の静止ハウジング／シリンダブロック４ａは、第１の複数のピストンを囲繞し、第２の静止ハウジング／シリンダブロック４ｂは、第２の複数のピストンを囲繞する。
【００８０】
図４及び６に示すように、斜板８の第１面１２に結合される構成部品は、斜板８の第２面２０に結合される構成部品に対して斜板８を挟んで実質的に対称形である。但し、本明細書において開示するポンプは、図４及び６に示す両側構成に限定されない。図７に示すように、片側ポンプ（single sided pump）４０２の実施形態が想定される。片側ポンプ４０２において、斜板４０８は、ポンプ４０２の一方の軸端に構成される。この場合、この実施形態においては対向するスリッパ組立体のセットが存在しないので、流体軸受４０３がより必要となる。単一セットのスリッパ組立体が使用されている。従って、斜板の回転及び流体力によって生成されるモーメント及び力をゼロにできる。軸力を補正するために、ノッチ４１５又は同様のレリーフをシャフト−弁４０２に加えて、ハウジング４０４の縁４１７と係合できる。
【００８１】
少なくとも１つの付加的ポンプ（図示せず）が単一ハウジングに含まれかつ実質的に第１及び／又は第２ポンプと同様に構成されることが想定できる。この場合、付加的ポンプは、ハウジング内において第１及び第２ポンプに平行に配置される。従って、複数のポンプは、２つ又はそれ以上のシャフト−弁がハウジング内に在りかつ相互に平行であるように、単一のハウジング内に収容される。ハウジング内での各ポンプの作動は、ハウジング内において他のポンプの作動から完全に独立できる。
【００８２】
液圧ポンプの更なる実施形態においては、シャフト−弁６が自由度少なくとも３できれば自由度４で運動するように設計される。線形自由度（linear freedom，並進自由度）２及び線形自由度に直交する軸の周りの回転自由度少なくとも１を持つ。
【００８３】
図８〜１２に示す本発明のポンプ５０２の付加的実施形態において、シャフト及び弁は以前の実施形態のように一体化されない。特に図８及び９を参照すると、ポンプ５０２の構成部品は、ポンプハウジング５０４を含み、ポンプハウジングは、シャフト５０６、斜板５０８、抑え板（hold-down plate）５１０、１つ又はそれ以上のＣクリップ５１２、回転弁５１４、シリンダブロック５１６、マニホルド５１８、斜板５０８の角度を設定するための斜板制御リンク５２０、複数のピストン５２２及び複数のスリッパ組立体５２４を収容する。スリッパ組立体５２４の各々は、スリッパシュー５２６、スリッパボール５２８及びスリッパネック５３０を含み、各スリッパネック５３０は、スリッパシュー５２６をそれぞれのスリッパボール５２８に接続する。
【００８４】
シャフト５０６は、ポンプハウジング５０４の中心軸に沿って配置される。シャフト５０６の一端は、ポンプハウジング５０４の外部へ延びて、スプライン５３２を含む。スプライン５３２は、モーターの歯車、クランク、フライホイール又はその他の運動伝達機構に取り付けるために歯が設けられている。シャフト５０６は、ポンプ５０２の各端部の複数の軸受によって所定の位置に保持される。
【００８５】
弁５１４とシャフト５０６との間の接続部は、シャフトから弁への力の伝達を、シャフトの回転軸の周りのトルク及び回転軸に沿ったスラスト荷重に制限するように構成される。弁５１４は、弁５１４に対する力及び／又はモーメントの関数としての制御された漏出割合（leakage rates）によってシリンダブロック５１６内で平衡化される。
【００８６】
液圧ポンプ５０２は、非回転シリンダブロックを介して流体を取り入れて、回転弁５１４を通して流体を送る。回転弁５１４は、入口ポート５３６及び排出ポート６１２並びにシリンダブロック５１６内の複数のピストン穴５４６と常時流通している。
【００８７】
１つの実施形態において、図１０及び図１１Ａ〜１１Ｂを参照すると、低圧流体は、入口ポート５３６を通過してポンプへ進入して入口キャビティ６０２へ入る。この流体は、弁入口通路６１４によって複数のピストン穴５４６へ進む。弁入口通路６１４と連通する各ピストン５２２は、ピストン穴５４６から押し出される。ピストン穴５４６が弁入口通路６１４から閉鎖されると、低圧流体は閉じ込められる。弁５１４が引き続き回転すると、ピストン５２２はピストン穴５４６の中へ押し込められ、それによって、穴５４６内部の流体を圧縮する。同時に、ピストン穴５４６は、弁排出通路６１６へ向けて開き始める。弁排出通路６１６は、ピストン穴５４６からの高圧流体を排出キャビティ６１８へ送れるようにし、流体は、出口キャビティ６１２の端部の排出ポート６１２を通過してポンプから出て行く。ピストンを動かすために必要な力は、シャフト５０６への入力トルクによって与えられる（図９）。このトルクは、ピボットピン５３４へ伝達され（図９）、その後斜板５０８へ伝達される。
【００８８】
シャフト５０６のスプライン５３２とは反対の端部において、回転弁５１４はＣクリップ５１２を介して取り付けられて、所定の位置に保持される。シャフト５０６が回転するたびに、回転弁５１４は、同じ回転速度で回転する。同様に、シャフト５０６の両端の間に、斜板５０８は、ピン５３４を介してシャフト５０６に接続される。シャフト５０６が回転するたびに、斜板５０８は、シャフト５０６と同じ回転速度で回転する。シャフト５０６は、回転運動伝達要素として機能し、外部モーターから回転運動を受けて、回転弁５１４及び斜板５０８を回転させ、それによって、ポンプ力を生成する。
【００８９】
又は、シャフト５０６は、回転弁を通過する流体から斜板からの回転運動を受け取り、回転運動はスプライン５３２を回転させる回転運動に変換される（即ち、ポンプをモーターとして逆に作用させる）。流れを逆転させる（オーバーセンターにする（going over center）とも呼ばれる）ためには、付加的交差通路を、現在あるところとは反対の弁の側に追加しなければならない。付加的交差通路を追加する理由は、高圧交差通路が低圧になり、低圧交差通路が高圧になるからである。
【００９０】
図１２を参照すると、斜板５０８は、ピン５３４を介してシャフト５０６に取り付けられる。シャフト５０６のピン５３４は、斜板５０６を傾斜させ、それによってシャフト５０６の軸に対して斜板５０８の軸を変更できるようにする。中空ステム５５４が斜板５０８の底面から延びる。シャフト５０６と係合するピン５３４は、ステム５５４内に配置される。ステム５５４が斜板５０８から延びるところ以外は、斜板５０８の底面は平坦である。斜板５０８の表面がこのように平担なので、斜板５０８の平坦な底部とスリッパシュー（これについては下で更に詳細に説明する）との間の滑動作用が可能になる。
【００９１】
ピン５３４は、シャフト５０６の軸の周りでの斜板５０８の回転を容易にする。ピン５３４は、トルク及びスラスト荷重を斜板５０８とシャフト５０６との間で伝達することを可能にする。ピン５３４の利点は、１ピース型斜板を可能にし、力が斜板５０８の両側に作用することによって構造的安定性を与える。
【００９２】
これまでのポンプにおいて、回転シリンダブロックが使用された。従って、ハウジングをブロックに保持するボルトが必要であった。アキシャルポンプのハウジングは、２つの構成部品の組合せであり、ポンプは全てのボルトによって一緒に保持された。複数のピストンエリアの離脱力に対処する必要があったが、本発明の設計の場合、構成部品の重量及び軸受が課す力を考慮するだけで良い（１ピース型ハウジングなので）。これは、張力がボルトに作用しないので、ボルトの寿命がずっと長い点で有利である。また、ブロックとハウジングとの間の接合部内に作動流体を維持するためにシールも必要となるだろう。
【００９３】
ポンプに対するラジアル荷重は、斜板の傾斜を制限することによって制限される。傾斜角度が小さいと側面荷重又はモーメントは小さい（ラジアル荷重は小さい）。従って、ラジアル軸受の重要性は減少し、より軽量の軸受を使用できる。更に、本発明のポンプは、より小さいストロークを可能にする。ピストンは、従来のピストンより短いが、幅広である。従って、本発明のポンプは、より小さい斜板傾斜角度で、従来のポンプと同量を変位できる。シリンダブロックは、ポンプハウジングと一体的である。固定シリンダブロックを持つ往復ポンプは、構造上の利点を有する。シリンダブロックの回転を取り除くことによって、求心力が排除され、より小さいサイズ及び体積の構造ユニットが可能になる。
【００９４】
また、斜板の傾斜角度がより小さいので（このポンプの作動のために必要なのは約１２°以下である）、体積流量を減少することなく口径／ピストン直径を増大できる。直径が増大し斜板傾斜角度が減少することによって、荷重の大部分がラジアル荷重ではなく軸荷重となる。その結果、ピストンにおける摩擦及び摩耗が小さくなり、それによって、より高い機械的効率が得られる。一連の軸受５４２は、ピン５３４に直交する軸の周りのモーメント荷重に対応する。軸受５４２は、斜板５０８の高圧側と低圧側を平衡化するために、ピボットピン５３４の中心点の上下にある。
【００９５】
斜板の傾斜軸及びスリッパボール５２８の中心は、斜板５０８の滑り面に平行の同一平面に沿って一線上に（in line along the same plane）ある。このような構成は、斜板５０８の滑り面に沿ったスリッパシュー５２６の行程のサイズを制限する。
【００９６】
レムニスケート（lemniscate，連珠形）は、無限大記号の形状に類似する。これは数字の８と説明することもできる。この形状は、スリッパシュー５２６がその変位中回転斜板５０８の下面（undersurface）を動き回るスリッパシュー５２６の経路を表す。レムニスケート経路に加えて、スリッパシュー５２６は、斜板５０８を３６０°動き回る（より明確には、斜板は非回転スリッパシュー５２６の周りを３６０°回転する）。スリッパシュー５２６は、斜板５０８が回転する時、半径方向に内向き及び外向きに移動する。この回転時に、スリッパ圧力ポケット５５０（図１２及び１３）内の流体は一貫してせん断力を受ける（sheared）。
【００９７】
各スリッパシューのスリッパ圧力ポケット５５０は、斜板５０８の平坦な下面に当接するシューの平坦な表面の中心に位置する。各それぞれのスリッパシュー圧力ポケット５５０は、シュー／斜板境界面における流体圧力が常に各ピストン５２２ヘッドの流体圧力に比例するようにするために、流体供給源に接続される。
【００９８】
図１３を参照すると、スリッパボール５２８は、スリッパボール受入れ部５４４においてピストン５２２と係合する。スリッパボール５２８は実際にピストン穴５４６へ進入でき、それがピストン５２２の長さを制限し、これによって、最大伸張のときのピストン５２２の露出表面（長さ）を制限し、これによって望ましくないモーメント荷重を減少する。ポンプ５２２の作動時に、ピストン５２２の軸運動はスリッパボール５２８へ伝達される。スリッパボール５２８はその中心の周りで回転もするので、側方運動及びその結果生じる力を生じる。側方力は、シャフトの回転軸に直交する軸の周りに望ましくないモーメントを生じる。このモーメントを減少するために、側方運動（及びその結果生じる力）が抑制される。側方運動及び力を抑制する１つの方法は、本明細書において説明するように、ピストン５２２のストロークを減少することである。
【００９９】
斜板５０８はシャフトと一緒に回転するが、スリッパ組立体５１４は一緒に回転しない。斜板５０８とスリッパシュー５２６との間には流体フィルム状軸受５７６がある。スリッパシュー５２６の傾斜は常時変動するが、スリッパシュー５２６は、非回転ピストン５２２及び穴５４６との整列を維持する。従って、スリッパシュー５２６は、スリッパボール受入れ凹部５７２内でレムニスケート形に移動する。斜板５０８の下面におけるスリッパシュー５２６の経路は楕円形（円形ではなく）である。更に、スリッパシュー５２６及び抑え板５１０のみが章動運動する（nutate，すりこぎ運動）（即ち、軸の振動又は中心軸の周りでの傾斜軸の回転）。
【０１００】
抑え板５１０は、スリッパ組立体５２４を斜板５０８に対して所定の位置に保持する。抑え板５１０は、斜板５０８に固定的に係合する一連の軸受５４２によって斜板５０８上の所定の位置に維持される。斜板５０８上に抑え板５１０に組み立てるために、抑え板５１０は、その中心に貫通孔を有する。斜板５０８は、抑え板５１０の中心孔を通過して滑動し、一連の軸受５４２は、斜板５０８上を滑動する。
【０１０１】
抑え板５１０は、複数の開口部を備え、その各々が、それぞれのスリッパ組立体５２４のネック５３０を取り囲む。それぞれの特殊なワッシャ５７８は、スリッパシュー５２６と一体的に固定される。各ワッシャ５７８は、スリッパシューを、流体軸受５７６を介して常に斜板５０８の平坦な下面と当接するように維持する。抑え板５１０は、スリッパシュー５２６から独立して回転するのを防止され、同時に、抑え板５１０は、スリッパシュー５２６の動きを制限しない。抑え板５１０は、スリッパシュー５２６を斜板５０８と同平面に保持して、スリッパシュー５２６と斜板５０８との間の圧力を維持する。
【０１０２】
斜板５０８の角度は、２つのボリューム（空間）５８２及び５８４（図１２）の一方の中へ流体を圧送（pumping）することによって調節される。流体は、外部供給源から第１ボリューム５８２の中へ圧送されてシフトピストン５８０を上昇させるか、第２ボリューム５８４の中へ圧送されてシフトピストン５８０を下降させる。シフトピストン５８０は、シャフト５０６を上下に液圧で作動して、斜板５０８の角度を変化させる。シフトピストンの変位は、外部から制御される。液圧制御は、外部液圧制御機構（図示せず）によって実施される。シフトピストン５８０の変位は、傾斜角度を変位させ、その結果、ピストン５２２を変位させて、流体の変位を生じる。
【０１０３】
更に図１３を参照すると、作動流体は、スリッパボール５２８の貫通孔５７３を介してスリッパシュー圧力ポケット５５０へアクセスできる。作動流体は、シール及びスリッパシュー５２６と斜板５０８の平坦面との相互作用のための軸受の両方として作用する。ネック５３０は、スリッパシュー５２６をスリッパボール５２８に接続する。スリッパネック５３０は、スリッパボール５２８の貫通孔５７３の連続体である貫通孔５７４を有する。スリッパボール流体入口５７２は、ピストン貫通孔５７１と不変の流通を持ち、ピストン５２２によって圧送された高圧流体へアクセスできるようにする。このために、流体入口５７２は、スリッパボール５２８の不変の回転のために円錐形が好ましい。
【０１０４】
図１４を参照すると、回転弁５１４の１つの実施形態は、２ピース型組立体である。即ち、スラストプレート６００及び弁体６０１は、スクリュー５５２（図９）、接着剤又はその他の適切な締結具によって一緒に保持される。２つの部品は、一緒に、１つの弁５１４として作用する。スラストプレート６００は、シャフト５０６によって生成されこれを介して運ばれたスラスト荷重を支える。シャフト５０６は、トルク成分のみによって回転弁５１４を駆動する。シャフト５０６及び回転弁５１４は、弁のトルク又は回転運動に作用するためにのみ噛み合う。回転弁５１４は、入口６０２（図９）、排出通路６１６及び平衡化凹部（balancing recess）６０６ａ及び６０６ｂを含む。平衡化凹部６０６ａ及び６０６ｂは、シャフト６及び回転弁５１４が回転する時及びピストン５２２が揺動する時、これらの構成部品の運動によって生成されたモーメントが平衡化凹部６０６ａ及び６０６ｂ内の圧力によって釣り合わされるように、作動流体を受け入れるように構成される。与圧ノッチ６２０はが排出通路６１６の先端縁において、回転弁の湾曲表面上に直接設置される。この与圧ノッチ６２０は、排出通路６１６における圧力の急激な上昇によって弁に生じる損傷を減少するために与えられる。与圧ノッチは、個々のポンプ室内の圧力上昇速度を制御して、圧力上昇によって生じるピストンに対する衝撃力を最小化する。ピストンに対する衝撃力を最小化することによって、スリッパシューと斜板との間の接触から生じて最終的に局部的環境に放出される付随的騒音が最小化される。
【０１０５】
スラストプレート６００は、入口通路６０２と反対の回転弁５１４の上部に配置される。スラストプレート６００の表面積は、ピストンの総表面積の半分に等しい（どの時点でも表面積の半分が高圧を受けるので）。アキシャルピストンポンプの主要な障害は、大きいスロスト荷重に対処することである。スラスト荷重は、ピストン穴５４６からピストンへ加わる高圧力が連続的にシフトすることによって生じる。穴内のピストンの位置に応じて、ピストンの半分は高圧流を持ち、残りの半分は低圧流を持つ。潤滑は、高圧又は低圧で発生する。荷重は、ピストンから、スリッパシュー５２６へ、斜板５０８へ、シフトピン５３４へ、そして最終的にシャフト５０６へ伝達される。スラストプレート６００は、スラスト荷重に対抗作用するために使用される。スラストプレートがなければ、スラスト荷重は、シャフト５０６をシリンダブロック５１６から離れさせる。
【０１０６】
回転弁の表面に沿ったフィルム強度は小さい方の入口圧力値に対抗するのに充分なので、回転弁に低圧凹部を設置する必要がない。さらに、付加的な公差通路を追加すると、流体を過剰に損失することになる。
【０１０７】
図１１Ａ及び１１Ｂから分かるように、回転弁５１４の凹部６０６ａ，６０６ｂは、シリンダ穴５４６と一緒に１つのボリュームを形成する。従って、圧力は、ボリューム全体を通じて等しい。凹部６０６ａ及び６０６ｂは、複数のピストン５２２の周りの圧力回転によって生じたモーメントに対抗作用するのに役立つ。ピストン５２２は、シャフト５０６の軸の周りでは回転しない。但し、それぞれの穴５４６内でのピストン５２２の往復運動は、シャフト５０６の軸に直交する軸の周りのモーメントを生じる。凹部６０６ａ，６０６ｂは、入口通路５３６が回転弁の軸（及びポンプの軸）に沿って調心できるようにする。非回転ピストンなので、求心力は排除される。従って、回転弁５１４は、クロスポート流体バランス（cross porting hydrodynamic balance）を使用して自動調心される。
【０１０８】
図１１Ａ〜１１Ｂの凹部６０６ａ及び６０６ｂは、高圧のエリアを表すのに対して、入口６０２は低圧を表す。入口圧力は、圧力が供給されない限り大気条件に近い。出口圧力は、６０００ｐｓｉ（４１．３８ＭＰａ）及びそれ以上に到達する可能性がある。２つの凹部６０６ａ及び６０６ｂは、高圧出口通路６１２によって分離される。凹部６０６ａは、回転軸に直交する軸の周りのモーメントを平衡化するために凹部６０６ｂより大きい。通路６０６ａと６０６ｂとの間の表面は、弁をその穴において適切にシールできるようにするために充分に長い。通路６０６ａ及び６０６ｂの各々の長さは流体圧力に基づく。以下の数式が６０６ａ対６０６ｂの比率を決定するために使用される。
【０１０９】
水力スラスト軸受６１０は、スラストプレート６００とマニホルド５１８との間の流体充填ボリュームである。
【０１１０】
高圧出口６１２と弁排出通路６１６の投影面積は、等しいサイズであり、それによって回転弁５１４に対する側方力（lateral forces）を平衡化する。更に、これらの面積は、質量中心の周りのモーメントの合計がゼロになるように、ｙ軸上に位置付けられる。ポンプの上端のスラスト軸受は、作動圧力のときの面積に値する１つのピストンを処理できる。
【０１１１】
回転弁の入口流は、回転弁の軸に沿って（従ってポンプ５０２の軸に沿って）弁の中心の入口通路６０２を通過し、回転弁５１４の出口流はポンプフレームの周縁の周りで流れる。出口６１２の設置位置は、ポンプ５０２を冷却するのを助けると言う付加的利点を有する。回転弁５１４の中心を通る入口通路６０２は、ピストン穴５４６へ至るより直接的な流路を可能にする。より直接的な流路及びより小さい表面積を与えるので、これは、吸引キャビティの体積を減少し、流体摩擦も減少し、それによって寄生損失（parasitic loss）を減少する。
【０１１２】
このポンプ５０２は、ピストンハウジングと排出キャビティ（マニホルド）を１つのユニット（構成部品）に結合する。高圧力を１つのハウジングの中へ結合することによって、通常であれば先行技術のポンプに存在する分離力が排除される。回転弁５１４の平衡化効果がないと、弁は転倒又は傾斜して、流体バリアを破損する可能性があり、ポンプ５０２の回転部品が動かなくなる可能性がある。この力によって、回転弁は弁穴内部で自身の中心に向ってゆく。
【０１１３】
以下の実施形態は、図１５に示すような回転弁の摩耗６９８を回避するためのものである。このような摩耗は、典型的には、ポンプの弁穴内部での弁の偏心回転及び転倒によって生じる。
【０１１４】
図１６を参照すると、第１の開示される実施形態は、ハウジング７０４とこれに統合されたマニホルド７０６とを含むポンプ７０２である。回転弁７０８は、マニホルド７０６によって囲繞される。回転弁７０８は、シャフト７１０と、ポート部（ported section）７１２と、シール部７１４（図１７Ａ〜１７Ｂ）とを含む。シール部７１４は、半円形シールリッジ７１６を含む。特に図１７Ｃを参照すると、シールリッジ７１６を横切る圧力低下が示される。ポート部を通過する流体は、圧力勾配７４０によって示されるようにポート部外部の圧力に比べてずっと低い圧力である。
【０１１５】
図１８及び１９を参照すると、回転弁７０８は、回転弁７０８の第１端部７２０の第１軸面シール７１８と、回転弁７０８の第２端部７２４の第２軸面シール７２２とを含む。高圧排出部７２６は半円形シールリッジ７１６と反対の回転弁の側に在る。取入れ部７２８は、回転弁７０８の第１端部７２０にある。
【０１１６】
図２０に示すように、作動ギャップ７３０は、高圧排出部７２６とマニホルド７０６との間に在る。作動ギャップ（operating gap）７３０は、高圧排出部７２６において半円形シールリッジの方向に加えられた力に依存する幅である。シール部７１４と係合する穴の側は回転弁の反対側よりずっと低い圧力を受ける。これは、回転弁の反対側がポンプ内でシリンダからの流体の排出によって非常に高い圧力を受ける故である。シール部７１４は、回転弁の排出側の高圧が回転弁の低圧側において回転弁を穴へ向かって押すので、ポンプの寿命を通じてマニホルド７０６から概ね不変の作動距離（operating distance）を維持する。弁の低圧側（即ち、シール部７１４のシールリッジ７１６）がどれだけ摩耗しても、シール部７１４が穴表面に（軸受／流体軸受／機械的軸受等を介して）係合するように、常に弁を穴へ向かって押す。従って、回転弁は、例え弁の表面が摩耗しても、穴表面から常に不変の距離を維持する。作動ギャップの幅は、シャフトの速度及び弁の円周にも依存する。
【０１１７】
回転弁７０８は、概ね円筒形であり、半円形のシールリッジ７１６が、回転弁７０８の３６０°未満を囲繞する。半円形シールリッジ７１６は、マニホルド係合部７３４と陥凹部（recessed portion）７３６とを備える。リブ７４８が通路７５０の強化のために含まれる。
【０１１８】
開示される別の実施形態を図２１〜２４に示す。図２１及び２２Ａにおいて、弁穴８０２を有するポンプ８００は、回転弁８０４を囲繞する。回転弁８０４は、回転弁８０４の一端に少なくとも１つの軸面シール８０６と、回転弁８０４の湾曲面に少なくとも１つのラジアル面シール８０８とを有する。作動シール隙間（operating sealing clearance gap）８１０（図２４）がラジアル面シール８０８と弁穴８０２との間に在る。作動シール隙間８１０は、回転弁８０４の作動時に概ね不変の厚みを維持する。
【０１１９】
排出ギャップ８１２は、回転弁８０４と穴８０２との間に配置される。回転弁８０４は、ラジアル面シール８０８の方向に付勢される。付勢は、加えられた力によって生じる。加えられた力の量は作動シール隙間８１０の幅を決定する。加えられた力は、弁８０１を通過してポンプ８００から出て行く高圧流体によって決まる。
【０１２０】
特に図２３を参照すると、シールリッジ７１６を横切る圧力低下８３６が示される。入口通路８２０を通過する流体の圧力は、圧力勾配８３６が示すように通路部８２０外部の圧力に比べてずっと低い。
【０１２１】
回転弁８０４は一体構造であり、２つの部分即ち通路部８３０とシャフト８１４から成る。ラジアル面シール８０８は、半円形シール部品８１６を有し、シャフト８１４と概ね同軸である。通路部８３０は、この実施形態においてシャフト８１４と同軸である。通路部８３０は、入口通路８２０と排出通路８２２（図２２Ｂ）とを含む。ポンプ８００は、入口通路８２０を介して流体を取り入れ、流体は、これまでの実施形態に関連して説明したようにピストンを収容するピストン穴へ進入する。ピストンは、同様に前に説明したように、回転斜板によって作動される。流体は、流体がポンプへ進入した時よりずっと高い圧力で同じピストンによってポンプから押し出される。流体は、通路部８３０において排出通路８２２を介してポンプ８００から出て行く。各ピストンが流体を通路部８３０へ向かって押すとき、排出通路８２２がピストンから高圧流体を受け取るように、通路部８３０はシャフト８１４と一緒に回転する。高圧流体は、その後ポンプ８００の出口８３２へ向けて導かれる。
【０１２２】
図２５及び２６に示す更に別の実施形態において、ポンプ９００は、弁穴９０２内に回転弁９０６を有し、液圧ポンプ９００は、マニホルド９３６を含む。シャフト９０４はマニホルド内に配置され、遠位端９０８において回転弁９０６の平面状表面９１０に取り付けられる。図２６を参照すると、シャフトの軸、すなわち第１軸９１２と、回転弁の軸、すなわち第２軸９１４は、相互にオフセットして、同軸ではない。従って、軸の少なくとも一方は、シャフト９０４及び回転弁９０６が相互に接合されて静止する時、弁穴９０２と同軸ではない。
【０１２３】
第２軸９１４は、弁穴９０２の軸９１６と符合する。時に、第２軸９１４は、弁穴９０２の軸９１６と同軸であるが、第２軸９１４が、弁穴９０２の軸９１６と完全に同軸でない時がある。この時、第２軸９１４と弁穴の軸９１６は、これらが近接し、同軸になる可能性があり同軸回転が最適なので、同軸ではなく単に符合すると見なされる。
【０１２４】
第１軸９１２はマニホルド９３６の中心線９１８からオフセットする。回転弁９０６は、高圧出口９２０を有する。シャフト９０４は回転弁９０６の高圧出口９２０と反対の方向にオフセットする。但し、シャフト９０４は、回転弁９０６の高圧出口９２０寄りにもオフセットできる。
【０１２５】
マニホルド９３６内の複数のシリンダ９２６は、平行に、かつ弁穴９０２の周りにこれと同軸の円形に配列される。回転弁９０６は、弁穴９０２と概ね同軸である。但し、回転弁９０６は弁穴９０２と同軸ではないことも可能である。又、シャフト９０４は、回転弁９０６と一体型にすることができるが、これが要求されるわけではない。
【０１２６】
シャフト９０４は、マニホルド接触面９２２を含む。軸受９２４は、マニホルド９３４の中に配置され、シャフト９０４に当接する。シャフト９０４が高圧出口９２０から遠ざかる方向にオフセットしたとき、高圧出口を通過して流れる高圧流体は回転弁９０６の第２軸９４を弁穴９０２の軸９１６へ向かって押す。従って、シャフト９０４からの回転弁９０６のオフセットは、回転弁９０６を通過して流れる高圧流体に対処するのを助け、従って、これによって生じる偏心を排除するのに役立つ。
【０１２７】
又は、シャフト９０４が高圧出口９２０から遠ざかると、回転弁を高圧出口９２０から遠ざける。これは、回転弁９０６の低圧側（高圧出口９２０と反対の弁の側）と弁穴９０２との間のシールを確実にするのに役立つ。
【０１２８】
図２７は、穴１００４の中に弁１００２を含む液圧ポンプ１０００の一部を示す。ラジアル面シール１００６は、弁１００２のラジアル表面１００８上に在り、弁１００２と穴１００４との間に配置される。ラジアル面シール１００６は、少なくとも部分的に弁１００２の円周を形成する。シールリッジ１０１０は、ラジアル面シール１００６の外周上に在る。また、通路１０２４は、ラジアル面シール１００６の高さに沿って中間位置に配置される。
【０１２９】
シールリッジ１０１０は、ラジアル面シール１００６から穴１００４へ向かって突出する。シールリッジ１０１０と穴１００４との間のギャップを最小限のサイズにすることによって、流体軸受をシールリッジ１０１０と穴１００４との間に形成できるようにする。流体軸受は、穴１００４内での弁の円滑な回転を可能にする。
【０１３０】
ラジアル面シール１００６は、弁１００２と同軸にフィットするようにＣ字形である。図３２に示すように、Ｏリング１０４８は、ラジアル面シール１００６と弁１００２との間に配置される。Ｏリング１０４８は、通路７５０を囲繞するために概ね楕円形である。Ｏリングのためにレリーフ１０５０を弁の中に（又は、他のＯリングのために別の場所に）カットすることができるが、必ずしも必要ではない。更に図１７ｃを参照すると、陥凹部７３４（本実施形態においてシールリッジ１０１０の上方及び／又は下方のラジアル面シールの部分に類似する）から通路部７１２（図２９に示す本実施形態の通路１０２４に類似する）へ向かって圧力低下がある。これは、ポンプへ進入する流体がシールリッジ１０１０の上方及び／又は下方のラジアル面シールの部分に比較して低圧で通路１０２４を通過して進入する故である。シールリッジ１０１０の上縁及び下縁の圧力は、穴に近いシールリッジ１０１０の部分より高い。更に、これまでのいくつかの実施形態と同様、弁１００２の排出側におけるより高い圧力は、弁１００２の低圧側即ち弁１００２のシールリッジ側において弁１００２を穴１００２へ向けて押す。高圧側は、常にラジアル面シール１００６を穴１００４へ向けて押すので、シールリッジ１０１０は、穴表面に（軸受／流体軸受／機械的軸受などを介して）係合する。シールリッジ１０１０は、通路がポンプ内部の差圧から可能な限り遮蔽されるように、通路１０２４を完全に囲繞する。
【０１３１】
ラジアル面シール１００６は、少なくとも１つのラジアル面シールピン１０１６（「トルクトランスレータ」とも呼ばれる）を介して弁１００２に接続される。各ラジアル面シール１００６は、ラジアル面シールばね１０１８によって弁１００２から遠ざかるように付勢される。トルクトランスレータ１０１６は、弁１００２からの回転力を回転面シール１００６へ移転する。トルクトランスレータは、ピン、突出部、Ｏリングなどの高摩擦面、又は１つの構成部品から別の部品へトルクを移転できるその他の任意の手段とすることができる。ラジアル面シール１００６の目的の１つはシールリッジ１０１０と穴１００４との間にシールを与えることなので、ラジアル面シール１００６は、ポンプが差圧なしで作動するか又はポンプが全く作動していないかに関係なくシールが維持されるように、穴１００４へ向かって付勢される。各ラジアル面シールピン１０１６は、弁１００２の凹部１０３６内部に着座し、各ラジアル面シールばね１０１８は、ピンと概ね同軸であり、ショルダ１０３８上に着座する。
【０１３２】
軸面シール１０１２は、弁１００２の軸表面１０１４上に在る。軸面シール１０１２は、弁の軸表面１０１４と穴１００４の軸表面１０１５との間に在る。リッジ１０１７は、流体軸受を介して穴の軸表面１０１５に当接する。軸面シール１０１２は、又、少なくとも１つの軸面シールピン１０２０を介して弁１００２に接続される。軸面シール１０１２と同様に構成される第２軸面シール１０２６は、弁１００２の第２軸表面１００３に配置される。第２軸表面のシールは、軸表面１０１５と同様にリッジを介して穴と当接する。
【０１３３】
各軸面シール１０１２は、軸面シールばね１０２２によって弁１００２から遠ざかるように付勢される。図２７及び図２８から分かるように、Ｏリング１０３０は、ラジアル面シール１００６とラジアル表面１００８との間及び軸面シール１０１２とシャフトとの間に設置される。図２９から分かるように、シールリッジ１０１０は通路１０２４を有し、通路は、弁１００２へ至る流体アクセスを与える楕円形の貫通孔である。Ｏリング１０３０は、ラジアルシールと弁との間に静止シールを与える一方で、２つの構成部品の間での小さい半径方向の移動を許容しながらシールを与える。軸面シール１０１２は、Ｏリングを介して同様のシールを与える一方で、軸面シールと弁との間の移動を許容しながら、シールを与える。
【０１３４】
図３０は、二面液圧ポンプ１１００を示す。液圧ポンプ１１００は、第１面１１０４と第２面１１０６とを有する斜板１１０２を含む。斜板１１０４の第１面は、第２面１１０６に概ね平行である。
【０１３５】
ポンプの第１部分１１０８は、斜板の第１面１１０４上に在る。ポンプの第２部分１１１０は、斜板の第２面１１０６上に在る。第１部分１１０８は、第１部分回転弁１１１２を有し、第１部分穴１１１４によって囲繞される。また、第２部分１１１０は、第２部分弁１１１６を有し、第２部分穴１１１８によって囲繞される。両方の弁は、シャフト１１２０ａ、１１２０ｂとラジアルシール１１２６ａ、１１２６ｂとを有する。各ラジアルシールは、シールリッジ１１２４ａ、１１２４ｂと、それぞれの弁１１１２、１１１６においてそれぞれの通路１１２５ａ、１１２５ｂと流通する通路部１１２２ａ、１１２２ｂとを有する。
【０１３６】
部分１１０８、１１１０の少なくとも一方は、それぞれの弁１１１２、１１１６に接続されたそれぞれのラジアル面シールを有し、ラジアル面シールは、それぞれの弁１１１２、１１１６とそれぞれの穴１１１４、１１１８との間にシールを与える．トルクトランスレータ１１２８は、弁１１１２、１１１６からの回転力をそれぞれのラジアル面シール１１２６ａ、１１２６ｂへ伝達するためにそれぞれのラジアル面シール１１２６ａ、１１２６ｂをそれぞれの弁１１１２、１１１６と接続する。Ｏリング１０３４ａ、１０３４ｂは、両方のラジアル面シール１１２６ａの間に設置される。
【０１３７】
ポンプを流れる流体の流れをポンプの残り部分から遮蔽するために、軸面シール１０２６は、弁に対向する部分と反対の、弁の側になければならない。図３１から分かるように、ラジアル面シール１００６は、圧力勾配を受ける。圧力勾配は、より高い圧力部１０４０がピストンによって弁の中へ押し込められたシリンダ１０４２の中の流体から弁１００２に圧力を加える結果生じる。ラジアル面シール１００６の側端１０４４における圧力は、ラジアル面シール１００６の中点１０４６における圧力より大きい。
【０１３８】
上記の開示は、ポンプとして説明する。但し、当業者であれば、開示される装置が水力モーター、エンジンなどとして機能できることが分かるだろう。
【０１３９】
上に最良の様式及び／又はその他の実施例と思われるものについて説明したが、様々な修正をこれに加えることができること、本明細書において開示する内容は様々な形式の実施例において実現できること、及び教示は様々な用途において応用でき、そのいくつかのみが本明細書において説明されることが分かるはずである。以下の請求項により、本教示の真の範囲に属するあらゆる応用、修正及び変更を請求の範囲とする。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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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１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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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２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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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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【国際調査報告】
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