JP2005299645A5 - - Google Patents

Description

疑似スリッパーを備える軸流ピストン液圧動力ユニット

本発明は、疑似スリッパーを備えた軸流ピストン液圧動力ユニットに関する。

従来、いくつかの異なるタイプの軸流ピストン液圧ポンプが知られている。例えば、スリッパータイプの軸流ピストンポンプが知られている。このタイプの軸流ピストンポンプは、スリッパーのベアリングに係合する一端に、ほぼ球形のボールを備えるピストン本体を有している。このスリッパータイプの軸流ピストンポンプの利点は、ポンプの寿命が長く、頑丈であり、かつ極めて耐久性があるということにある。また、ピストン内部における接触応力も小さい。

このタイプの軸流ピストンポンプは、これらの点では有利であるが、多数の複雑な部品から成るスリッパーホルードダウン機構を有し、かつ部品数が多いという欠点を有する。更に静水圧バランスを保つために、ピストンおよびスリッパーにオリフィスを開けなければならず、その作動に極めて費用がかかる。また、このオリフィスによって、ポンプ内のオイルが失われるので、効率が低下する。スリッパータイプのピストンは、質量が比較的大きく、この質量体は、ポンプが回転するごとに、シリンダボア内で往復動しなければならない。

別のタイプの軸流ピストンポンプは、ブルノーズタイプの軸流ピストンポンプである。このブルノーズタイプのピストンポンプは、中空ピストン本体を有し、この中空ピストン本体の内部には、ピストンを下方に保持するためのスプリングが配置されており、ピストンの端部はレース要素に係合し、このレース要素の間に、ボールスラストベアリングが設けられている。

ブルノーズタイプ構造は、スリッパーを有しないので、製造が簡単であり、かつ極めて安価である。しかし、ピストンのブルノーズ端部は、スラストベアリングのレースに点接触し、この点接触部には、大きい荷重が伝えられるので、接触応力が大きくなる。この大きい接触応力によって、ブルノーズピストンの用途は、寿命が比較的短い低動力ユニットに制限されている。

米国特許第２，３９２，５４３号明細書 米国特許第５，５６２，１８２号明細書 米国特許第５，９８３，７８１号明細書 米国特許第６，１４２，０６０号明細書 米国特許第６，７８６，７０４号明細書

現在、当技術分野では、スリッパータイプの軸流ピストンポンプには、精密に機械加工されて、スリッパーの製造コストが高いということだけでなく、ピストン本体の製造コストも高いという問題がある。

スリッパーが走行する静水圧オイル膜を形成する際に、流体の損失が生じ、かつ、スリッパーの質量が大きいため、回転速度が制限され、効率が低いという問題もある。他方、ブルノーズタイプのピストンポンプは、圧力、押しのけ量、および寿命が制限されている。これらの実用上の制限のために、ブルノーズピストンポンプの広範な普及が妨げられている。

従って、どのタイプのピストンが使用されているかにかかわらず、メーカーは、ポンプの寿命、またはポンプのコストのいずれかにおける欠点に悩んでいる。

従って、当技術分野では、従来技術における欠点を克服した軸流ピストンポンプを提供しうるよう、スリッパータイプの軸流ピストンポンプの要素と、ブルノーズタイプの軸流ピストンポンプの要素とを組み合わせた軸流ピストンポンプが求められている。

また当技術分野では、ポンプの性能を改善し、コストを低減した軸流ピストンポンプの回転装置を改善したいというニーズがある。

従って、本発明の主な目的は、ブルノーズタイプのピストンポンプの低コストに近い低コストをもって、スリッパータイプの軸流ピストンポンプの性能または寿命に近似するか、またはこれらを超える性能および寿命を有する軸流ピストン回転装置を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、寿命が長く、頑丈で、耐久性があり、スリッパーを使用しなくても、接触応力が小さい軸流ピストンポンプを提供することにある。

本発明の更に別の目的は、スリッパータイプの軸流ピストンポンプよりも低いコストで製造できる軸流ピストンポンプを提供することにある。

本発明の更に別の目的は、軸流ピストンポンプ内の接触応力を改善するように、レース部材に係合する減摩擦ベアリングを提供することにある。

本発明の更に別の目的は、スリッパー上に静水圧膜を形成するための加圧流体を使用しなくてもよいようにし、もって効率を改善したピストンポンプを製造することにある。

本発明の別の目的は、往復動する質量がより小さいスリッパーに類似した特徴を有するポンプを提供することにある。

本明細書および特許請求の範囲から、本発明の上記およびそれ以外の目的、特徴または利点が明らかとなると思う。

本発明は、スリッパータイプの軸流ピストンポンプと、ブルノーズタイプの軸流ピストンポンプの技術を組み合わせた軸流ピストンポンプに関する。この軸流ピストンポンプは、少なくとも１つの細長い中空ピストンを有し、この中空ピストン本体の内部には、疑似スリッパーにかかるスプリング力を発生するスプリングが配置されている。これとは異なり、ピストンの外部にスプリングを設け、同じように、スプリング力を発生してもよい。

疑似スリッパーは、ピストン本体に旋回接触しているが、オプションとして、互いに平行な関係にある第１レース要素と第２レース要素を有し、ベアリングを有する減摩擦スラストベアリングに接触していてもよい。

押しのけ量可変ピストンユニットが望まれる場合、斜板に減摩擦スラストベアリングを作動自在に接続し、斜板の角度を制御するようにしてもよい。

図は、本発明に係わる軸流ピストンポンプ１０を示す。この軸流ピストンポンプ１０は、シリンダブロック１２を備え、このシリンダブロック１２の内部に、ピストン本体１４が配置されている。ピストン本体１４は、細長いボア１６を有し、このボアは、ピストン本体を貫通しており、ボア１６には、スプリング要素１８が嵌合できるようになっている。従って、スプリング要素１８は、一端がピストン本体１４の内側壁に係合し、他端がシリンダブロック１２の壁に係合するようになっている。

ピストン本体１４の第１端部には、ボール２０が設けられており、このボール２０は、疑似スリッパーと見なすことができるスリッパー要素２２に、旋回自在に接続されている。この疑似スリッパー２２は、減摩擦スラストベアリング２４に係合し、スラストベアリング２４は、第１レース要素２６と、第２レース要素２８とを有し、双方のレース要素の間に、ベアリング要素３０が挟持されている。減摩擦スラストベアリング２４には、斜板（図示せず）が作動自在に接続されている。

図２は、スリッパー要素２２が雄型となっている図１の別の実施例を示す。この実施例では、ピストン本体１４は、弧状の雄型スリッパー要素２２が嵌合しうる雌型溝３２を有する。

作動時において、スプリング１８は、ピストン本体１４に保持力を発生するので、追加部品は不要である。ピストン本体１４が移動する際に、スリッパー要素２２は、ピストン本体１４のボール部分２０を中心として旋回または回転するので、減摩擦スラストベアリング２４にかかるピストン力は分散される。

シリンダブロック１２が回転し続けると、ピストン１４は、それらのシリンダボアの内外を往復動し続ける。このようにして、液圧流体は押しのけられ、液圧動力ユニットは、液圧ポンプまたは液圧モータとして作動する。

シリンダボア１６内でスプリング１８を使用することにより、スリッパー保持機構が不要となるので、複雑で、かつ高価な部品が不要となる。更に疑似スリッパー構造は、ブルノーズ軸流ピストンと比較して、接触応力を小さくし、かつブルノーズ軸流ピストンと比較して、ピストンの寿命を長くできる。従って、本発明は、ブルノーズピストン装置のコスト範囲により近いレベルの低コストであって、スリッパータイプの装置の高性能に近似させようとするものである。

本発明は、スリッパータイプの軸流ピストン装置で見られるような静水圧バランス膜を必要としないので、ピストンを介してオイルが失われることはなく、ピストンの効率も低下しない。更に、当業者であれば、ボア１６の内部またはオプションとして、ボア１６の外部にピストン要素１８を設けても、このピストン要素が保持機能を実行できることが理解できると思う。

減摩擦スラストベアリング２４は、更にブルノーズタイプの軸流ピストンポンプと比較して、接触応力を小さくできる。この減摩擦スラストベアリングは、ボールベアリング、ローラーベアリング、テーパ付きローラーベアリング、または別の適当なベアリングから成る群のうちの任意の１つでよい。

更に静水圧膜を不要にし、膜を形成するのに使用されるオイルの漏れを解消することにより、損失が少なくなり、効率が改善される。

最後に、標準的な構造の比較的大きく、質量の大きいスリッパーを、本発明の疑似スリッパーと置換することにより、往復動する質量を低減できる。このように、本発明の目的のすべてを達成できる。

当業者であれば、本発明の要旨から逸脱することなく、装置について、種々の変更を行うことができることが理解できると思う。かかる変形および変更のいずれも、特許請求の範囲に入るものであり、特許請求の範囲によってカバーされるものである。

本発明の軸流ピストンポンプの断面図である。 スリッパー要素が雄型スリッパー要素となっている本発明の軸流ピストンポンプの断面図である。

符号の説明

１０ 軸流ピストンポンプ
１２ シリンダブロック
１４ ピストン本体
１６ ボア
１８ スプリング要素
２０ ボール
２２ 疑似スリッパー
２４ 減摩擦スラストベアリング
２６ 第１レース要素
２８ 第２レース要素
３０ ベアリング要素
３２ 雌型溝