JPH02264161A - アキシアルピストン機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回転するシリンダドラムを有するアキシアル
ピストン機械であって、前記シリンダドラムが、回転軸
線に対して同心的に配置された複数のシリンダ孔を有し
ていてかつケーシング固定された制御面に当接しており
、さらに前記シリンダ孔内でピストンが縦移動可能であ
り、しかも該ピストンは回転軸線に対して傾斜して位置
決めされる作用面と協働するようになっており、さらに
シリンダ孔は制御面の制御通路への接続開口を備えてお
り、さらにシリンダドラムは縦移動可能に支承されてお
り、さらにシリンダドラムの制御面への圧着力を制御す
るための付加装置が設けられており該付加装置がシリン
ダドラムと作用結合するようになっている形式のものに
関する。

［従来の技術］ 前述の機械がポンプとして、特に自己吸込み式のポンプ
として使用される場合に、吸込み側の流れ損失によって
惹起される充てん損失及びこれによって生じる吐出し量
の減少を小さくするためにポンプができるだけ高い吸込
み力を有していることが望ましい。流れ損失は、ポンプ
の吸込み通路内の送出媒体の流れ速度及び吸込み通路の
形状に関連している。それ故に、流れ速度ひいては管摩
擦及び流れ損失を小さく維持するために、吸込み通路が
できるだけ大きな横断面積を有している必要がある。

処で、アキシアルピストン機械には、やはり充てん損失
を導く特色がある。これは、吸込み通路の腎臓形の制御
通路として形成される開口を有するケーシング固定され
た制御面と、該制御面に当接する回転するシリンダドラ
ムとの間の構成的に制限されたギャップにある。このギ
ャップは、制御面のウェブとシリンダドラムのウェブと
の間に流体式の潤滑膜を形成するために必要であり、し
かもこの潤滑膜は摩擦を減少し、かつ機械の妨害のない
及び軽い運転を可能にする。しかしなから前記ギャップ
によって、外側の漏れ流と、制御面の高圧側から直接低
圧側へ流れる内側の漏れ流とが惹起される。このように
して生じる損失流は、機械の容積効率ひいては実際の吐
出し量を減少する。満足する容積効率を得るためには、
回転するシリンダドラムと制御面との間のギャップがで
きるだけ小さく維持されなけれはならない。このことは
、面では、シリンダドラムが圧縮ばねによって制御面に
押圧されることによって達成され、他面では、シリンダ
孔と制御通路との接続が、シリンダ孔の直径より小さい
直径の開口によって形成されることによって達成される
。後者の構成によって、シリンダドラムはシリンダ孔内
の流体圧により制御面に圧着され、しかも圧着圧は機械
の負荷に比例する。このことによって、アキシアルピス
トン機械の漏れ流もしくは充てん損失は、底レベルに維
持される。

しかし、シリンダ孔と制御通路との間の狭くされた接続
開口は、吸込み通路の狭窄を意味しており、このことに
より規定の吐出し量を望む場合に、この範囲で規定の流
れ速度に導かれ、ひいては流れ損失が導かれ、さらにこ
のような機械は、流れ速度に相応して、このような構成
を有していない機械に比へて吸込み力が制限されること
になる。

このため、吸込み側の構成的な状態は、回転するシリン
ダドラムの流体式負荷軽減と、負荷軽減ギャップの制限
との間の力のバランス及びモーメント・のバランスから
ほぼ与えられているドイツ連邦共和国特許出願公開第２
２５０５１Ｏ号明細書により公知である斜板式のアキシ
アルピストン機械においては、シリンダドラムの外径の
周りに配置された付加装置がシリンダドラムの圧着力の
増加を制御面に及ぼす。しかしこのような装置には、ア
キシアルピストン機械の構造容積を著しく大きくし、し
かも複雑かつ高価な構造になるという欠点がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、前記の欠点を排除すると共に、アキシ
アルピストン機械の吸込み力を経済的な形式で大きくす
ることにある。

［課題を解決するだめの手段１ 前述の課題を解決するために講した手段は、付加装置が
／リングドラムの中空室内に配置されていることにある
。

［発明の効果１ 本発明によって、制御面へのシリンダドラムの圧着力を
何利には増大して制御する付加装置を、付加的なスペー
スを必要とせずに、かつ簡単な手段で提供することがで
きる。要するに、付加的な軸方向力が制御面の方向で生
ぜしめられる。このようにして得られた付加圧着作用は
、力のバランス及びモーメントのバランスに相応して制
御面における腎臓形制御通路及びシリンダ孔への接続開
口を拡大するために使用できる。しかも、場合によって
は接続開口の直径はシリンダ孔の直径に相応することが
できる。このことにより、あらゆる場合にアキシアルピ
ストン機械の吸込み力及び可能な限りの吸込み回転数の
上昇を改善することができ、このことは特に、開放回路
で作動する機械において有利である。吸込み回転数の上
昇は、機械が、直接接続される原動機を介して運転する
ことのできる回転数範囲内で吸込むことかできるという
ことを意味しており、従って従来では必要な減速伝動装
置を省略することができる。このことにより、このよう
なユニットの効率が上昇される。

しかし、閉鎖回路で作動する機械のためにも本発明を使
用することができる。制御通路を大きくすることも、制
御通路の間のウェブを拡大することもできる。さらに、
ウェブ拡大によって惹起されるシリンダドラムの（ツ加
的な流体式の負荷軽減は、付加装置によって生せしめら
れる軸方向力によって補償される。

さらに、付加装置が、送出流に関連して運転圧によって
負荷される少なくとも１つのピストン面を有していると
有利である。ピストン面に作用し運転圧下にある送出媒
体によって、制御面へのシリンダドラムの圧着力が制御
される。

この場合、送出媒体は高圧制御通路から取出される。こ
のことによって、ピストン面は機械の負荷もしくは送出
流に関連して相応する高圧下にある送出媒体によって負
荷される。

付加装置は、シリンダドラムが中央で貫通する駆動軸に
沿っで縦移動可能に支承されているような機械において
も、貫通する駆動軸を有していない機械においても使用
できる。

本発明の有利な構成では、シリンダドラムを制御面に圧
着する付加装置と、シリンダドラムの中央を貫通する駆
動軸とを備えており、ピストン面が、シリンダドラムの
中空円筒状の内周壁と、回転軸線に対して同軸的に配置
され互いに縦移動可能な２つのリング状ピストンとの間
に形成されており、前記リング状ピストンのうち第１の
リング状ピストンは、シリンダドラムに軸方向のストッ
パを有していてかつ駆動軸に対して相対的に縦移動可能
であり、さらに第２のリング状ピストンは駆動軸に軸方
向のフランジを有していてかつシリンダドラムに対して
相対的に縦移動可能であるようになっている。このこと
によって、付加装置は、簡単に製造できるわずかな部分
によってのみ構成されており、従って小さな構成スペー
スしか必要でない。

さらに有利には、付加装置は、制御面から離れる方向の
作用方向を有している。このことにより、圧縮ばねによ
って、及びシリンダ孔及び接続開口の狭窄部における圧
力によって制御面に圧着されるシリンダブロックは、ギ
ャップ内の摩擦を減少する圧力に関連する負荷軽減を受
ける。規定の条件下で、すなわち負荷軽減圧によって生
ぜしめられる軸方向力がばね力に相応すると、圧縮ばね
の圧着作用は完全に中止されて、シリンダ孔内の圧力に
よって生ぜしめられる力のみが、及びこれに対抗するギ
ャップ内の液力式負荷軽減力がなおシリンダブロックに
作用する。負荷軽減圧が規定の値以下にあると、シリン
ダドラムを傾倒させることなしに高い回転数が達成され
る。

さらに有利には、付加装置が、回転軸線に対して同軸的
に、駆動軸の円筒状の外周壁とシリンダドラムの中空円
筒状の内周壁との間に配置されたリング状ピストンから
成っており、該リング状ピストンは、シリンダドラムに
対しても、駆動軸に対しても相対的に縦運動可能であり
さらにシリンダドラムの中空円筒状の内周壁と接続する
円筒状の外周壁によって少なくとも１つの環状室を形成
しており、さらにリング状ピストンが、アキシアルビス
１−ン機械の無圧状態で第１の終端位置を有しており、
この終端位置では、リング状ピストンの中空円筒状の内
周壁と駆動軸の円筒状の外周壁との間に配置された圧縮
ばねが可能な最大の軸方向伸びを有していてかつリング
状ビス１ヘンが駆動軸のフランジに当接しており、さら
にアキシアルピストン機械の所定の負荷時にリング状ピ
ストンの第２の終端位置が存在しており、この終端位置
では、前記圧縮ばねが可能な最小の軸方向伸びを有して
いてかつリング状ピストンがシリンダドラムのストッパ
に当接している。環状室内で規定の圧力レベルを上回る
際に、リング状ピストンは第２の終端位置に運動され、
従って圧縮ばねはもはや駆動軸におけるストッパに当接
せず、このため軸方向の圧力はもはや駆動軸によって受
止められないので圧着力をシリンダドラムに及ぼずこと
はできない。このような構成は、−船釣にはわずかな構
造スペースしか有していない。いずれにせよ存在する圧
縮はねは、リング状ピストンによってのみ制限される。

さらに、シリンダドラムに配置された少なくとも１つの
接統通路が、環状室と制御面における少なくとも１つの
制御通路との間に設けられていると有利である。この構
成は、シリンダドラムの製造時に簡単に得られる。駆動
軸自体は孔及びみそから解放されたままである。

送出媒体の容量及び例えば両側に旋回可能な斜板式アキ
シアルピストンポンプの流れ方向の逆転を調節するため
の装置を備えているアキシアルピストン機械において、
本発明の別の構成では、各流れ方向に少なくとも１つの
環状室と、少なくとも１つの接統通路とが配属されてい
る。この場合には、流れ方向とは無関係に付加装置を使
用することができ、従ってそれぞれの場合に、吸込み側
でも吐出し側でも流れ損失が減少される。この目的のた
めに、第１の流れ方向のために、複数の接統通路が回転
軸線に対して同軸的に第１の円上でほぼ同じ角度で互い
に間隔を置いて配置されており、さらに第２の流れ方向
のために、複数の接統通路が回転軸線に対して同軸的に
第２の円上でほぼ同じ角度で互いに間隔を置いて配置さ
れていると有利である。このことにより、環状室は、は
ぼ均一に高圧によって負荷される。

［実施例］ 図面には本発明によるアキシアルピストン機械、例えば
斜板式のアキシアルピストン機械の主な部分が示されて
おり、従ってケーシング、ピストンの作用面並びに場合
によっては調整装置は示されていない。

斜板式ポンプは、２つの軸受１，２によって支持された
駆動軸３を有しており、該駆動軸はシリンダドラム４の
中心を通りかつこのシリンダドラムと回転不能に結合さ
れている。シリンダドラム４は駆動軸３に対して相対的
にある程度制限されて縦移動可能であり、このことば例
えはキー嵌合によって得られる。図示の軸断面Ｂ−Ｂは
、第１図の右側に示された所属の制御面５のＢ−Ｂ線に
沿った断面である。さらに、第１図の左側に示された軸
断面Ｂ−ＢのＡ−Ａ線に沿った断面Ａ−Ａが右側に示さ
れている。

このことは残りの第２図乃至第４図にも当てはまる。

シリンダドラム４は、端面によって、ケーシング固定さ
れた制御面５に当接されており、さらに複数のシリンダ
孔６を有しており、これらのシリンダ孔内にはピストン
７が縦移動可能に支承されている。シリンダ孔６は斜板
式ポンプの回転軸線■に対して同心的に配置されている
ピストン７は、回転軸線に対して傾斜して位置決めされ
た図示しない作用面と接続されている。駆動軸３を回転
する際に、ピストン往復動が周知の形式で生ぜしめられ
る。シリンダ孔６は接続開口８を介して、シリンダドラ
ム４の規定の回転位置で制御面５の制御通路９，１０に
接続される。接続開口８の横断面はシリンダ孔６の横断
面より小さい。このことによって、シリンダ孔６内に負
荷に関連して圧力が存在する際に、シリンダドラム４が
制御面５に圧着される。このようにして生じた軸方向力
に、周知のようにシリンダドラム４の端面と制御面５の
端面との間で作用する流体式の負荷軽減力が対向してい
る。斜板式ポンプの無圧状態でも、わずかな圧力の際で
も、すでにシリンダドラム４が制御面５にある程度圧着
されるために、圧縮ばね１１が設けられており、該圧縮
ばねは、実施例ではシリンダドラム４の内部において駆
動軸３の円筒状の外周壁１３とシリンダドラム４の中空
円筒状の内周壁１４との間の環状の中空室１２内に回転
軸線工に対して同軸的に配置されている。圧縮１！ね１
１は、図面左側に示す軸断面図において右側の端部によ
って第１のリング状ピストン１５及び安全リン・グとし
て形成されたストッパ１６を介してシリンダドラム４に
支持される。リング状ピストン１５は、軸断面図の下半
部に変化実施例として示されているように複数部分に構
成することもでき、つまり２つの部分１５１，１５２か
ら成っており、これらの部分のうち一方の部分１５２は
、内方へ半径方向に向かう当接フランジ１５ａを形成す
る。

リング状ピストン１５は、シリンダドラム４の内周壁１
４に対しても、駆動軸３に対しても相対的に縦移動可能
であり、しかもシリンダドラム４の内周壁１４に対する
縦移動はストッパ１６によって制限されており、さらに
この場合ストッパ１６の円筒状外周面はシリンダドラム
４の中空円筒状の内周壁１４に接触する。圧縮ばね１１
を配置しているリング状の中空室１２は、駆動軸３の円
筒状の外周壁１３とリング状ピストン１５の中空円筒状
の内周壁との間に設けられている。

中空室１２は、一方の軸方向端部では当接フランジ１５
ａによって閉鎖され、かつ反対側の軸方向端部では、圧
縮ばね１１のための支承部を形成する第２のリング状ピ
ストン１７によって閉鎖されている。リング状ピストン
１７は、同様に、シリンダドラム４の中空円筒状の内周
壁１４に対しても、駆動軸３に対しても相対的に縦移動
可能であり、しかも駆動軸３に対する縦移動は駆動軸３
のフランジ３ａによって制限されている。要するに、圧
縮ばね１１はシリンダドラムと駆動軸３との間に締め込
まれている第２のリング状ピストン）７は半径方向で外
方に向かうフランジ１７ａを有しており、該フランジの
円筒状外周面はシリンダドラム４の中空円筒状の内周壁
１４に当接する。第１のリング状ピストン１５は、第２
のリング状ピストン１７及びシリンダドラム４の中空円
筒状の内周壁１４と一緒に環状室１８を形成し、該環状
室は実施例では、シリンダドラム４におけるほぼら旋状
の通路１９及び接統通路２０を介して制御通路９の少な
くとも１つと接続可能である。

制御通路９は、ポンプ運転時に負荷に関連して高圧にな
る。接統通路２０は回転軸線に対して同軸的に共通の部
分円上に配置されている。接統通路２０の数は、原理的
には任意である。しかし、数及び角度は、シリンダドラ
ム４が回転する際に常に少なくとも１つの接統通路２０
が制御通路９に接続しているように選ばれていると有利
である。制御面５の制御通路ｌＯへの接続は、斜板式ポ
ンプが流過方向のみを示そうとしているので図示されて
いない。

高圧下にある送出媒体が制御通路９から接統通路２０及
びら旋状の通路１９を介して環状室１８内に達し、ここ
で送出媒体は第１のリング状ピストン１５と第２のリン
グ状ピストン１７とを互いに離す方向に運動させようと
する。このことによって負荷に関連して付加圧着力が形
成され、この付加圧着力がシリンダドラム４を制御面５
に押付ける。このために必要な付加装置は、すでに述べ
たようにリング状ピストン１５及び１７と、通路１９と
接統通路２０とからのみ成っている。

第２図の実施例は、運転のだめの斜板式ポンプが種々の
流れ方向を有しており、すなわち斜板が０位置から出発
して２方向で旋回して再び戻し旋回できるという点で第
１図の実施例と異なっている。付加装置も両方向で作用
することができるために、２つの環状室１８］、、１８
２が設けられている。環状室１８１は接統通路２０ａに
、環状室１８２は接統通路２０ｂに接続されている。接
統通路２０ａは第１の内側円上でほぼ同し角度で互いに
間隔を置いて配置されており、かつ第１の流れ方向で高
圧を負荷されている。接統通路２０ｂは第２の外側円上
でほぼ同じ角度で互いに間隔を置いて配置されている。

流れ方向が変化されると、接統通路２０ｂが高圧下にな
る。要するに、流れ方向とは無関係に常に環状室の一方
１８１又は１８２が高圧を負荷されており、従って付加
装置が作用し、かつシリンダドラム４が制御面５に圧着
する。

第３図に示す実施例は、ただ１つの流れ方向を有する斜
板式ポンプを示しており、この斜板式ポンプでは、環状
室１８の高圧による均一な負荷を得るために、制御面５
における制御通路９．１０の形状により１つの同上で１
２０度の間隔で配置された３つの接統通路２０のＶが必
要である。

第４図には２つの可能な流れ方向を有する斜板式ポンプ
が示されており、この斜板式ポンプにおいて付加装置は
フランジドラムを運転時に負荷軽減する。このために、
両リング状ピストン１５．１７の代わりに唯１つの段状
のリング状ピストン２５１が設けられており、該リング
状ピストンはストッパ２５２と協働する。リング状ピス
トン２５１はフランジドラム４に対しても、駆動軸３に
対しても相対的に縦移動可能である。アキシアルピスト
ン機械の休止位置で圧縮ばね１１がリング状ピストン２
５１とストッパ２５２とを互いに離して第１の終端位置
に押付け、この位置でリング状ピストン２５１は駆動軸
３のフランジ３ａに当接し、ストッパ２５２はシリンダ
ドラム４に当接し、しかも前記圧縮ばね１１はできる限
り大きい軸方向の伸びを有している。リング状ピストン
２５１の段部が２つの環状室１８１，１８２の形成を可
能にし、該環状室は送出媒体の流れ方向に応じて高圧に
よって負荷可能である。両環状室の一方１８１又は１８
２内における規定の負荷もしくは規定の圧力の上側で、
圧縮ばね１１は、第２の終端位置でリング状ピストン２
５１がストッパ２５２に当接するまで、リング状ビス］
・ン２５１によって圧縮され、従ってフランジ３ａから
離される。圧縮ばね１１はこの位置でできる限り小さい
軸方向の伸びを有しており、従ってそれ以上圧縮するこ
とはできない。圧縮ばねは締付けられているが、しかし
それにもかかわらずシリンダドラム４に制御面５への圧
着圧を高める方向で作用しない。両方の終端位置の間で
、両環状室のどちらか一方１８１又は１８２内における
負荷に関連する圧力上昇によって圧縮ばね１１の圧力が
無段で減少もしくは上昇される

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるアキシアルピストン機械の第１実
施例を軸断面図と所属の制御面の平面図とで示す図、第
２図は第２実施例を第１図と同様の軸断面図と平面図と
で示す図、第３図は第３実施例を第１図と同様の軸断面
図と平面図とで示す図、第４図は第４実施例を第１図と
同様の軸断面図と平面図とで示す図である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．回転するシリンダドラムを有するアキシアルピスト
   ン機械であって、前記シリンダドラムが、回転軸線に対
   して同心的に配置された複数のシリンダ孔を有していて
   かつケーシング固定された制御面に当接しており、さら
   に前記シリンダ孔内でピストンが縦移動可能であり、し
   かも該ピストンは回転軸線に対して傾斜して位置決めさ
   れる作用面と協働するようになっており、さらにシリン
   ダ孔は制御面の制御通路への接続開口を備えており、さ
   らにシリンダドラムは縦移動可能に支承されており、さ
   らにシリンダドラムの制御面への圧着力を制御するため
   の付加装置が設けられており、付加装置がシリンダドラ
   ムと作用結 合するようになっている形式のものにおいて、前記付加
   装置がシリンダドラム（４）の中空室（１２）内に配置
   されていることを特徴とする、アキシアルピストン機械
   。
2. ２．付加装置が、運転圧によって負荷される少なくとも
   １つのピストン面を有していることを特徴とする、アキ
   シアルピストン機械。
3. ３．シリンダドラムを制御面に圧着する付加装置と、シ
   リンダドラムの中央を貫通する駆動軸とを備えており、
   ピストン面が、シリンダドラム（４）の中空円筒状の内
   周壁（１４）と、回転軸線に対して同軸的に配置され互
   いに縦移動可能な２つのリング状ピストンとの間に形成
   されており、前記リング状ピストンのうち第１のリング
   状ピストン（１５）は、シリンダドラム（４）に軸方向
   のストッパ（１６）を有していてかつ駆動軸（３）に対
   して相対的に縦移動可能であり、さらに第２のリング状
   ピストン（１７）は駆動軸（３）に軸方向のフランジ（
   ３ａ）を有していてかつシリンダドラム（４）に対して
   相対的に縦移動可能であることを特徴とする、請求項２
   記載のアキシアルピストン機械。
4. ４．付加装置が、制御面（５）から離れる方向の作用方
   向を有していることを特徴とする、請求項１又は２記載
   のアキシアルピストン機械。
5. ５．付加装置が、回転軸線に対して同軸的に、駆動軸（
   ３）の円筒状の外周壁（１３）とシリンダドラム（４）
   の中空円筒状の内周壁（１４）との間に配置されたリン
   グ状ピストン（２５１）から成っており、該リング状ピ
   ストンは、シリンダドラム（４）に対しても、駆動軸（
   ３）に対しても相対的に縦移動可能であり、さらにシリ
   ンダドラム（４）の中空円筒状の内周壁（１４）と接続
   する円筒状の外周壁（１３）によって少なくとも１つの
   環状室（１８１，１８２）を形成しており、さらにリン
   グ状ピストン（２５１）が、アキシアルピストン機械の
   無圧状態で第１の終端位置を有しており、この終端位置
   では、リング状ピストンの中空円筒状の内周壁と駆動軸
   （３）の円筒状の外周壁（１３）との間に配置された圧
   縮ばね（１１）が可能な最大の軸方向伸びを有していて
   かつリング状ピストン（２５１）が駆動軸（３）のフラ
   ンジ（３ａ）に当接しており、さらにアキシアルピスト
   ン機械の所定の負荷時にリング状ピストン（２５１）の
   第２の終端位置が存在しており、この終端位置では、前
   記圧縮ばね（１１）が可能な最小の軸方向伸びを有して
   いてかつリング状ピストン（２５１）がシリンダドラム
   （４）のストッパ（２５２，１６）に当接していること
   を特徴とする、請求項４記載のアキシアルピストン機械
   。
6. ６．シリンダドラム（４）に配置された少なくとも１つ
   の接統通路（１９，２０）が、環状室（１８）と制御面
   （５）における少なくとも１つの制御通路（９，１０）
   との間に設けられていることを特徴とする、請求項２か
   ら５までのいずれか１項記載のアキシアルピストン機械
   。
7. ７．送出媒体の容量及び流れ方向の逆転を調節するため
   の装置を備えており、各流れ方向に少なくとも１つの環
   状室（１８１，１８２）と、少なくとも１つの接続通路
   （２０ａ，２０ｂ）とが配属されている請求項６記載の
   アキシアルピストン機械。
8. ８．第１の流れ方向のために、複数の接続通路（２０ａ
   ）が回転軸線に対して同軸的に第１の円上でほぼ同じ角
   度で互いに間隔を置いて配置されており、さらに第２の
   流れ方向のために、複数の接続通路（２０ｂ）が回転軸
   線に対して同軸的に第２の円上でほぼ同じ角度で互いに
   間隔を置いて配置されていることを特徴とする、請求項
   ６又は７記載のアキシアルピストン機械。