JPH061070B2

JPH061070B2 - 回転形流体エネルギ変換機

Info

Publication number: JPH061070B2
Application number: JP59177072A
Authority: JP
Inventors: 康雄喜多
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1984-08-25
Filing date: 1984-08-25
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: JPS6155371A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、静圧タイプの流体ポンプまたは流体モータと
して使用される回転形流体エネルギ変換機に関するもの
である。

［従来の技術］従来のこの種の回転形エネルギ変換機、つまり静圧タイ
プの回転形流体ポンプ／モータには、入力軸の回転力を
ピストンやプランジャ等の直線力に変換したり、ピスト
ン等の直線力を出力軸の回転力に変換するためのカム機
構やリンク機構等のメカニズムが必ず採用されている。
よって、このようなものでは、構成部品間に強力な押付
力やこじれ力等が作用することになるため、潤滑油の油
性や粘性による油膜のくさび作用に依存するベアリング
部やボール、ころ等のころがり作用に依存するベアリン
グ部の存在が不可欠である。したがって、作動流体とし
ては適度の粘性を有した油等を使用することが必要とな
る。すなわち、水あるいはそれに近い粘性の作動流体で
は円滑な運転を行なわせることが困難であり機器の寿命
がきわめて短いものになるという不都合があるため、使
用し得る作動流体の種類が限られるという欠点がある。
また、ころがり軸受を使用したものでは、該軸受の疲労
寿命によって機器全体の寿命が左右されるので耐久性の
向上を図ることが難しく、また、ころがり軸受は比較的
嵩張るため機器の小形化あるいは軽量化が難しいという
問題もある。

そのため、近時、かかる従来の技術とは全く発想を異に
した理想に近い高効率な流体エネルギ変換機が開発され
ている（特開昭５８−７７１７９号公報参照）。すなわ
ち、このものは、内周にテーパ面を有したハウジング
と、円周方向に間欠配置した第１の静圧ベアリングを介
して前記ハウジングのテーパ面部に回転可能に嵌合され
その内周における前記各第１ベアリングに対応する部位
に内平面をそれぞれ有したトルクリングと、このトルク
リングの内側に配設されその先端面を第２の静圧ベアリ
ングを介して前記トルクリングの各内平面にそれぞれ添
接させた複数のピストンと、トルクリングの内側に配設
され放射状に形成したシリンダボアによってこれら各ピ
ストンの基端側をスライド可能に保持するシリンダバレ
ルと、このシリンダバレルをハウジングとトルクリング
の共通軸心から偏心した偏心軸心回りに回転可能に支承
するピントルと、前記トルクリングに前記シリンダバレ
ルを同期回転可能に接続する継手と、前記各シリンダボ
ア内に形成され前記ハウジングと前記トルクリングとの
相対回転に伴うピストンの突没動作によって容積が増減
する空間と、容積が増大しつつある空間および容積が減
少しつつある空間にそれぞれ連通する対をなす流体流路
系路と、各ピストンに設けられ対応する空間内の流体を
該ピストンの先端面に設けた第２の静圧ベアリングの圧
力ポケットに導くピストン側流体通路と、トルクリング
に設けられ各第２の静圧ベアリングの圧力ポケット内の
流体を対応する各第１の静圧ベアリングに導くトルクリ
ング側流体通路とを具備してなり、前記第１の静圧ベア
リングに導入された流体の静圧と前記第２の静圧ベアリ
ングに導入された流体の静圧とによって前記トルクリン
グに前記共通軸心まわりの偶力が発生するように構成し
たものである。

しかしながら、第１の静圧ベアリングがそれぞれ単一の
圧力ポケットを有したものでは、これら各静圧ベアリン
グの圧力中心の位置が一定しているため、前記トルクリ
ングに共通軸心まわり以外の方向の偶力も作用するとい
う不都合がある。すなわち、このような構成のもので
は、第１１図および第１２図に示すように、前記第１の
静圧ベアリングａの静圧により発生する力Ｆａの作用線
Ｌａは該ベアリングａの圧力中心（位置的中心）ｂを通
り、前記ハウジングｃおよび前記トルクリングｋの共通
軸心ｍ上の一点ｄに集まるが、前記第２の静圧ベアリン
グｅの静圧による発生する力Ｆｂの作用線Ｌｂ、換言す
ればピストンｆの中心線ｇは前記ピントルｈの偏心軸心
ｎ上の一点ｉに集合する。そのため、ハウジングｃの内
周面ｊがテープ面状のものであると、前記ピントルｈの
偏心軸心ｎを前記ハウジングｃの共通軸心ｍから偏心さ
せて前記ハウジングｃと前記トルクリングｋとを相対回
転させた場合に、第１２図に示すように、前記ピストン
ｆの中心ｇが前記第１の静圧ベアリングａの圧力中心
（位置的中心）ｂに対して橢円軌道ｐを描いて周期的に
変位することになる。この場合、前記中心ｇと前記圧力
中心ｂとの回転方向Ｘへの変位は、前記トルクリングｋ
に共通軸心ｍまわりの偶力を発生させるために必要なも
のであるが、共通軸心ｍに沿う方向Ｙの変位は前記トル
クリングｋに曲げあるいはこじれ力を与える原因とな
る。そのため、耐久性に優れ円滑で効率の高い運転を行
えるという本方式の特徴を損ねるおそれがある。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は、第１の静圧ベアリングの圧力中心とピストン
の中心との共通軸心ｍに沿う方向のずれに起因してトル
クリングに共通軸心まわり以外の偶力が発生するという
問題点を効果的に解消することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］本発明は、以上の目的を達成するために、前述したよう
な特殊な基本構成を備えた流体エネルギ変換機におい
て、前記各第１の静圧ベアリングを共通軸心に沿う方向
に隣接する複数の圧力ポケットを有してなるものにする
とともに、前記トルクリング側流体通路をこれら各圧力
ポケットに対応する本数だけ設けておき、前記ピストン
と前記トルクリングとの共通軸心に沿う方向の相対偏位
動作に伴って、第１の静圧ベアリングにおけるピストン
から遠ざかる側の圧力ポケットに連通するトルクリング
側流体通路がピストンの先端面によって閉塞されるよう
に構成したことを特徴とする。

［作用］かかる構成によれば、ピストンの中心が第１の静圧ベア
リングの位置的中心から共通軸心に沿う方向に変位した
場合には、同方向へのピストンとトルクリングの相対偏
位動作が生じて、第１の静圧ベアリングにおけるピスト
ンから遠ざかる側の圧力ポケットに連通するトルクリン
グ側流体通路がピストンの先端面によって閉塞されるこ
とになり、それによって、第１の静圧ベアリングの圧力
中心が位置的中心よりもピストン側へ移動する。その結
果、前記圧力中心と、前記ピストンの中心との共通軸心
に沿う方向のずれが減少方向へ自動的に修正される。

［実施例］以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

ハウジング１の内周に、トルクリング２を複数の第１静
圧ベアリング３・・・を介して回転可能に嵌合させてい
る。ハウジング１は、一端に開口部１ａを有した有底円
錐体状のもので、その内周の前記トルクリング２が嵌合
する部位には、前記開口部１ａ方向に漸次小径となるテ
ーパ面４が形成されている。また、トルクリング２は、
前記テーパ面４と同一または略同一円錐角の周壁２ａを
有したカップ状のもので、その一端軸心部には回転軸６
が一体に突設されており、この回転軸６の先端には前記
開口部１ａを通してハウジング１外に臨ませてある。ハ
ウジング１とトルクリング２とは共通軸心ｍを有してい
る。また、第１の静圧ベアリング３は、前記トルクリン
グ２の外周所要個所に前記ハウジング１のテーパ面４に
添接するシュー５を固着するとともに、このシュー５に
３個の圧力ポケット７ａ，７ｂ，７ｃを共通軸心ｍに沿
う方向に隣接させて形成し、これら各圧力ポケット７
ａ，７ｂ，７ｃ内に流体圧を導入するようにしたもので
ある。そして、奇数個の静圧ベアリング３・・・が円周
方向に等角間隔をあけて配設されている。なお、前記シ
ュー５の前記両圧力ポケット７ａ，７ｂ，７ｃを包囲す
る包囲部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅは、第５図〜第
７図に示すように、その断面が前記テーパ面４方向に頂
上を有する山形に成形してあり、該シュー５と前記テー
パ面４との摺動面積を小さくしている。そして、前記包
囲部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅは、回転方向Ｘと平
行にならない形状に形成されている。具体的には、回転
方向Ｘと直交する包囲部５ａ，５ｂのみは直線状に形成
されているが、前記包囲部５ｃ，５ｅは「く」の字形
に、また、前記包囲部５ｄは回転方向Ｘに対して斜めに
なるように形成されている。また、前記トルクリング２
の内周の前記各第１の静圧ベアリング３・・・に対応す
る部位に内平面２ｃを形成している。そして、このトル
クリング２の内周の前記各内平面２ｃ・・・に対応する
部位にそれぞれピストン８・・・を配設し、これら各ピ
ストン８・・・の先端部８ａ・・・を第２の静圧ベアリ
ング９・・・を介して対応する内平面２ｃ・・・に添接
させている。第２の静圧ベアリング９は、前記ピストン
８の先端面８ａを前記内平面２ｃ・・・に密着するよう
に平面状に形成するとともに、この先端面８ａに圧力ポ
ケット１１を形成し、この圧力ポケット１１内に流体圧
を導入するようにしたものである。また、前記各ピスト
ン８・・・の基端部をピストン保持構体１２によって保
持し、該ピストン保持構体１２と前記各ピストン８・・
・との間に流体を導入するための空間１３・・・を形成
している。すなわち、ピストン保持構体１２は、前記ハ
ウジング１およびトルクリング２の共通軸心ｍと平行な
偏心軸心ｎを有し摺動部１４ａを前記ハウジング１に支
持させたピントル１４と、このピントル１４の外周に回
転可能に嵌着したリング状のシリンダバレル１５とから
なり、このシリンダバレル１５には前記ピントル１４の
外周面と略直交する軸心を有した複数のシリンダボア１
６・・・が円周方向に等角間隔をあけて放射状に形成さ
れている。そして、これら各シリンダボア１６・・・に
前記各ピストン８・・・がスライド自在に嵌合させてあ
り、これら各ピストン８・・・の基端面８ｂ・・・と前
記各シリンダボア１６・・・の内面とによって前記空間
１３・・・が形成されている。なお、前記シリンダバレ
ル１５は、オルダム継手２０等を介して前記トルクリン
グ２に接続され、該トルクリング２と同一の角速度で回
転するようになっている。また、前記ピントル１４は、
その外周面を前記トルクリング２の周壁２ａの円錐角と
略等しい円錐面となした截頭円錐形のものであり、前記
各ピストン８・・・は前記トルクリング２の周壁２ａと
直交する方向に進退し得るように保持されている。そし
て、このピントル１４の摺動部１４ａは横断面台形の縦
長ブロツク状に成形されており、前記ハウジング１の内
部に設けた台形溝１９内に摺動可能に嵌合させてある。
すなわち、このピントル１４は前記ハウジング１の軸心
ｍと直交する方向に摺動可能に保持されており、それに
よって該ピントル１４の軸心ｎと前記ハウジング１の軸
心ｍとの離間距離Ｄを零を含む所望の値に調節すること
ができるようになっている。そして、第２図に示すよう
に前記ハウジング１内を、前記ピントル１４の摺動方向
と一致する仮想分割線Ｐを境にして第１領域Ａと第２領
域Ｂとに２分割し、前記第１領域Ａ内を通過中の前記空
間１３・・・を第１の流体流通系路２１に連通させると
ともに、第２領域Ｂ内を通過中の前記空間１３・・・を
第２の流体流通系路２２に連通させている。第１の流体
流通系路２１は、前記各空間１３・・・をシリンダバレ
ル１５の内周面に開口させる流体流路２３・・・と、一
端をピントル１４の外周面の第１領域Ａ側の部位に開口
させ他端をピントル１４の摺動部１４ａにおける第２領
域Ｂ側の斜面１４ｂに開口させたピントル貫通ポート２
４と、このピントル貫通ポート２４の他端に対応させて
前記ハウジング１に穿設した流体流出入口２５とを具備
してなる。そして、前記ピントル貫通ポート２４の一端
に、前記ピントル１４の外周面と前記シリンダバレル１
５の内周面との間に第３の静圧ベアリング２６を形成す
るための圧力ポケット２７を設けるとともに、他端に前
記ピントル１４の斜面１４ｂと前記ハウジング１の内面
との間に第４の静圧ベアリング２８を形成するための圧
力ポケット２９を設けている。前記圧力ポケット２７は
円周方向に細長なもので、第１領域Ａに存在するすべて
の空間１３・・・を前記ピントル貫通ポート２４に連通
させる役割をも担っている。また、前記圧力ポケット２
９は、前記ピントル１４の摺動方向に細長なもので、該
ピントル１４を摺動させた場合に前記ピントル貫通ポー
ト２４と前記流体流出入口２５との連通が断たれるのを
防止する役割をも担っている。一方、第２の流体流通系
路２２は、前記流体通路２３・・・と、一端をピントル
１４の外周面の第２領域Ｂ側の部位に開口させ他端をピ
ントル１４の摺動部１４ａにおける第１領域Ａ側の斜面
１４ｃに開口させたピントル貫通ポート３４と、このピ
ントル貫通ポート３４の他端に対応させて前記ハウジン
グ１に穿設した流体流出入口３５とを具備してなる。そ
して、前記ピントル貫通ポート３４の一端に、前記ピン
トル１４と前記シリンダバレル１５との間に第３の静圧
ベアリング３６を形成するための圧力ポケット３７を設
けるとともに、他端に前記ピントル１４の斜面１４ｃと
前記ハウジング１の内面との間に第４の静圧ベアリング
３８を形成するための圧力ポケット３９を設けている。
なお、これらの圧力ポケット３７、３９は前記圧力ポケ
ット２７、２９と同様な構成のものである。

また、このようなものにおいて、前記各ピストン８に対
応する空間１３内の流体圧を該ピストン８の軸心部に設
けた圧力導入路４１を介して対応する第２の静圧ベアリ
ング９の圧力ポケット１１内に導くとともに、該圧力ポ
ケット１１内の流体圧を前記トルクリング２に穿設した
流体通路４２ａ，４２ｂ，４２ｃを介して対応する第１
の静圧ベアリング３の圧力ポケット７ａ，７ｂ，７ｃに
導びくようにしている。そして、ピストン８とトルクリ
ング２とが共通軸心ｍに沿う方向Ｙに相対偏位動作を行
ったときに、これらのトルクリング側流体通路４２ａ，
４２ｂ，４２ｃのうちピストン８から遠ざかる側の圧力
ポケット７ａ，７ｂ，７ｃに連通するものがピストン８
の先端面によって閉塞されるようにしている。すなた
い、この切換機能は、第８図から第１０図に示すよう
に、前記ピストン８と前記トルクリング２とのＹ方向の
相対変位動作を利用して前記各圧力ポケット７Ａ，７
Ｂ，７Ｃへの流体の供給を選択的に断続させるためのも
ので、前記第１の静圧ベアリング３の位置的中心ｂと前
記ピストン８の中心ｇとのＹ方向のずれが一定範囲内の
場合には、前記圧力ポケット１１が全ての流体通路４２
ａ，４２ｂ，４２ｃに連通しているが、前記位置的中心
ｂと前記ピストン８の中心ｇとのＹ方向の位置ずれが一
定以上になった場合には、第９図または第１０図に示す
ように、前記ピストン８から遠い側の流体通路４２ｃま
たは４２ａと前記圧力ポケット１１との連通が断たれる
ようにしてある。なお、前記流体通路４２ａ，４２ｂの
途中には、それぞれ絞り４０ａ，４０ｂ，４０ｃがそれ
ぞれ設けてある。そして、前記両静圧ベアリング３、９
の方向および面積は、第１の静圧ベアリング３に導入さ
れた流体の静圧によって前記トルクリング２に作用する
力Faと第２の静圧ベアリング９に導入された流体の静圧
によって前記トルクリング２に作用する力Fbとが、略大
きさが等しく向きが反対になるような値に設定されてい
る。また、前記第２の静圧ベアリング９の面積は、該静
圧ベアリング９に導入された流体の静圧によって前記ピ
ストン８に作用する力と前記空間１３内の流体の静圧に
よって前記ピストン８に作用する力とが相殺し合うよう
な値に設定されている。さらに、前記第３の静圧ベアリ
ング２６（３６）の面積は、該静圧ベアリング２６（３
６）に導入された静圧によって前記シリンダバレル１５
に作用する力と、対応する領域Ａ（Ｂ）に存在する空間
１３内の流体の静圧によって前記シリンダバレル１５に
作用する力とが相殺し合うような値に設定されている。
また、前記第４の静圧ベアリング２８（３８）および該
静圧ベアリング２８（３８）が設けられている斜面１４
ｂ（１４ｃ）の傾斜角度は、該静圧ベアリング２８（３
８）に導入された流体の静圧によって前記ピントル１４
に作用する力と、前記斜面１４ｂ（１４ｃ）と対向する
領域Ａ（Ｂ）に存在する第３のベアリング２６（３６）
に導入された流体の静圧によって前記ピントル１４に作
用する力とが相殺し合うような値に設定されている。

なお、４３はシール部材、４４は前記ピントル１４を摺
動させるための操作レバーである。また、４５は前記シ
ュー５を前記トルクリング２に固定するための止着具で
ある。

次いで、図示実施例の作動を説明する。

まず、流体モータとして使用する場合には、高圧の流体
を、例えば、第１の流体流通系路２１を通して第１領域
Ａに存在する空間１３・・・内に供給する。そして、ピ
ントル１４の偏心軸心ｎをハウジング１およびトルクリ
ング２の共通軸心ｍに対して図のように所要距離Ｄだけ
偏心させる。そうすると、第４図に示すように前記第１
領域Ａにおいて、第１の静圧ベアリング３に導入された
流体の静圧によってトルクリング２に作用する力Faの作
用線が対応する第２の静圧ベアリング９に導入された流
体の静圧によって前記トルクリング２に作用する力Fbの
作用線に対して回転方向Ｘに偏位することにより、前記
の力FaとFbとは、大きさが等しく方向が反対で互いに平
行に働く二つの力、つまり、偶力となる。しかも、第４
図に示すようにトルクリング２の複数個所に発生する各
偶力Fa、Fbは前記トルクリング２をそれぞれ同一方向に
回転させるように働く。したがって、前記トルクリング
２は流体から直接偶力Faa、Fbを受け、それによって矢
印Ｓ方向に回転することになる。すなわち、図示例の場
合には、前記各偶力Fa、Fbの大きさをＦ、作用線の距離
を１₁、１₂、１₃とすると、前記トルクリング２に作用
するモーメントＭは、Ｍ＝Ｆ×（ｌ₁＋ｌ₂＋１₃）とな
り、このモーメントＭによって前記トルクリング２がハ
ウジング１に対して回転する。そして、この場合、第１
領域Ａに存在する空間１３・・・は前記トルクリング２
の回転に伴って漸次容積が増大し、第２領域Ｂに存在す
る空間１４・・は漸次容積が縮小するため、高圧の流体
は第１の流体流通系路２１を通して第１領域Ａを通過中
の空間１３・・・内に逐次流入し、仕事をし終った流体
は第２領域Ｂを通過中の空間１３・・・から第２の流体
流通系路２２を通して逐次ハウジング１外に排出される
ことになる。なお、かかる状態から、前記ピントル１４
を、その軸心ｎが前記ハウジング１の軸心ｍと一致する
中立位置まで摺動させると前記力Fa、Fbの作用線間の距
離１₁、１₂、１₃がそれぞれ零になるため、前記トルク
リング２に作用するモーメントが消勢し、出力が零にな
る。また、前記ピントル１４を中立位置を越えて図示例
とは逆の方向に偏心させると、前記偶力Fa、Fbの作用線
間の距離１₁、１₂、１₃がそれぞれマイナスの値になる
ため、前記トルクリング２が逆転することになる。

一方、流体ポンプとして使用する場合には、前記トルク
リング２を外力によって、例えば、矢印Ｒ方向に回転駆
動する。そうすると、図示例の場合、前記トルクリング
２に前述と同様な偶力Fa、Fbが発生し、これらの偶力F
a、Fbが前記トルクリング２に加えられる入力トルクと
釣合うことになる。そして、ハウジング１外の流体は第
２の流体流通系路２２を通して第２領域Ｂを通過中の空
間１３・・・内に逐次吸入され、圧力の高くなった流体
が第１領域Ａを通過中の空間１３・・・内から第１の流
体流通系路２１を通して逐次ハウジング１外へ吐出され
ることになる。この場合、前記ピントル１４を中立位置
まで摺動させると流体の吐出量は零になり、トルクリン
グ２は静圧バランスが保たれた状態で空転する。また、
前記ピントル１４を中立位置を越えて図示例とは逆の方
向に偏心させると、入力トルクと釣合う偶力Fa、Fbが第
２領域において発生し、高圧流体が第２の流体流通系路
２２を通してハウジング１外へ吐出されることになる。

ところで、モータとして使用する場合もポンプとして使
用する場合も、前記第１の静圧ベアリング３の位置的中
心ｂと、前記ピストン８の中心ｇとは、前述したよう
に、前記ハウジング１と前記トルクリング２との相対回
転に伴なってＹ方向にも変位することになるが、この流
体エネルギ変換機では、前記第１の静圧ベアリング３
を、軸方向に隣接する複数の圧力ポケット７ａ，７ｂ，
７ｃを有してなるものにするとともに、前記ピストン８
と前記トルクリング２とのＹ方向の相対変位動作を利用
して前記各圧力ポケット７ａ，７ｂ，７ｃへの流体の供
給を選択的に断続させているので、第８図〜第１０図に
示すような作用が得られる。すなわち、第８図に示すよ
うに、第１の静圧ベアリング３の位置的中心ｂとピスト
ン８の中心ｇとのＹ方向の位置ずれが無い状態では、全
ての流体通路４２ａ，４２ｂ，４２ｃが圧力ポケット１
１に連通しているため、各圧力ポケット７ａ，７ｂ，７
ｃ内の圧力が等しく、従って、前記第１の静圧ベアリン
グ３の静圧により前記トルクリング２に作用する力Ｆａ
の作用点（圧力中心）ｑと、前記ピストン８の中心ｇと
のＹ方向の位置ずれも皆無となる。また、ピストン８の
中心ｇがＹ方向の位置ずれが少なく、Ｘ方向の変位が大
きい状態（第１２図におけるｔ、ｕの近傍）において
は、流体通路４２ａ，４２ｃが圧力ポケット１１からは
遮断され、流体通路４２ｂのみ圧力ポケット１１に連通
しているため、トルクリング２に作用する力Ｆａの作用
点（圧力中心）ｑとピストン８の中心ｇとの軸方向の位
置ずれもごくわずかとなる。一方、第９図に示すよう
に、ピストン８の中心ｇが第１の静圧ベアリング３の位
置的中心ｂからＹ方向に変位した場合には、前記ピスト
ン８から離れた側の流体通路４２ｃと前記圧力ポケット
１１との連通が断たれる。そのため、第１の静圧ベアリ
ング３のピストン８に近い２つの圧力ポケット７ａ，７
ｂにのみ圧力流体が供給されることになる。その結果、
この第１の静圧ベアリング３の圧力中心ｑが位置的中心
ｂよりもピストン８側へ移送することになり、前記圧力
中心ｑと、前記ピストン８の中心ｇとのＹ方向のずれが
減少方向へ自動的に修正される。また、この状態から１
８０度回転して、第１０図に示すようになった場合、つ
まり、ピストン８の中心ｇが第１の静圧ベアリング３の
位置的中心ｂからＹ方向に先程とは逆に変位した場合に
は、前記ピストン８から離れた側の流体通路４２ａと前
記圧力ポケット１１との連通が断たれる。そのため、第
１の静圧ベアリング３のピストン８に近い２つの圧力ポ
ケット７ｂ，７ｃｂにのみ圧力流体が供給されることに
なる。その結果、この第１の静圧ベアリング３の圧力中
心ｑが位置的中心ｂよりもピストン８側へ移動すること
になり、この場合も、前記圧力中心ｑと、前記ピストン
８の中心ｇとのＹ方向のずれが減少方向へ自動的に修正
される。なお、流通路４２ｃ（または４２ａ）が遮断さ
れた直後の状態、つまり、静圧ベアリング３の位置的中
心ｂとピストン８の軸心ｇとの変位量があまり大きくな
い段階では、圧力中心ｑがピストン８の中心ｇよりも前
記位置的中心ｂから離れるおそれがあるが、前記圧力中
心ｑが前記ピストン８の中心ｇを越えて前記位置的中心
ｂからＹ方向へ離れると、前記トルクリング２の周壁２
ａのたわみによって前記圧力中心ｑが移動した側の流体
漏洩隙間４５ｃ（または４５ａ）が若干大きくなり、圧
力中心移動側の圧力ポケット７ａ（または７ｂ）内の圧
力がすこし減少する。そのため、前記圧力中心ｑは、前
記ピストン８の中心ｇに近寄る方向に位置修正される。
なおまた、第８図〜第１０図においてＴａ，Ｔｂ，Ｔｃ
は前記各圧力ポケット７ａ，７ｂ，７ｃ内の圧力によっ
て前記トルクリング２に作用する力を概略的に示してい
る。

以上のように、本回転形流体エネルギ変換機は、流体ポ
ンプまたは流体モータとして使用することができるわけ
であるが、いずれの場合にも、第１、第２の静圧ベアリ
ング３・・・、９・・・に導入される流体の静圧のみに
よってトルクリング２に偶力Fa、Fbが発生し、この偶力
Fa、Fbが該トルクリング２に作用する入力トルクまたは
出力トルクと釣合うこととなる。すなわち、このような
ものであれば、流体の静圧を直接にトルクリング２の回
転力のみに変換することができ、また、前記トルクリン
グ２の回転力を直接に流体の圧力に変換することができ
るものであり、直線力と回転力とを機械的に変換するた
めのメカニズムが一切不用となる。しかも、前述したよ
うに、前記第１の静圧ベアリングの圧力中心と前記ピス
トンの中心との軸方向Ｙのずれを最小限に抑制して前記
トルクリングに不当な曲げ力やこじれ力が働くのを防止
することができる。

したがって、構成部品間に強力な押付力やこじれ等が作
用しないような構造にすることが容易であり、潤滑油の
油性や粘性による油膜のくさび作用に依存するベアリン
グ部や、ボール、ころ等のころがり作用に依存するベア
リング部を完全に無くしてしまうことも可能となる。す
なわち、このようなものであれば、各部品の摺動部をす
べて静圧ベアリングによって構成することが可能であ
り、作動流体として水あるいはそれに近い粘性のもの等
でも何らの不都合なく使用することができる。また、こ
ろがり軸受に代えて静圧ベアリングを使用すれば、ころ
がり軸受の寿命の制約を受けなくなるので機器の長寿命
化を図ることが可能であり、また、小形化および軽量化
を促進することもできるという利点もある。

なお、前記実施例では、第１の静圧ベアリングの圧力ポ
ケットを３個にした場合について説明したが、本発明は
必ずしもこのようなものに限られないのは勿論であり、
例えば、４個以上の圧力ポケットを軸方向に隣接させて
設けてもよい。しかして、前記圧力ポケットの数を多く
すれば、構造は複雑化するが、該静圧ベアリングの圧力
中心の変位制御をより精密に行うことができ、該圧力中
心とピストンの中心との位置ずれを常時小さな値に維持
することが可能となる。

また、前記実施例のようにピントルの、ハウジングに対
する偏心位置を調節することができるようにすれば可変
容量形のポンプまたはモータとして使用することができ
るという便利さがあるが、本発明はかならずしもこのよ
うなものに限られないのは勿論である。

また、前記ピントルの偏心位置を調節できるようにする
場合でも、その調整手段は前記のものに限定されるもの
ではなく、例えば、流体圧アクチュエータにより前記ピ
ントルを往復動作させるようにする等種々変形が可能で
ある。

さらに、第１の静圧ベアリングの圧力ポケットを包囲す
る包囲部の断面形状も、前記のものに限られないのは勿
論であるが、前記のように断面山形のものにすれば、こ
の包囲部とテーパ面部との間に断面楔形の空間が形成さ
れるため、作動時にこの楔形空間に流体が取り込まれて
動力学的圧力が発生することになる。そのため、前記ハ
ウジングと前記トルクリングとの相対回転がより円滑に
行われるものである。また、前記包囲部を、回転方向と
平行な部分のない形状のものにすれば、前述した動力学
的圧力が前記包囲部の全ての部分で発生することになる
ので、高速時特に優れたベアリング作用が得られるもの
である。

また、第１３図に示すようにトルクリング２とシュー５
とを一体品として製作可能なことは自明であり、包囲部
の断面山形半頂角θ₁をトルクリング外周のテーパ頂角
θ₂の余角θ₃よりも大きくすることにより、例えば、ト
ルクリング２とシュー５とを鋳物で一体製作する場合に
もトルクリング外周の型が軸線方向に抜け、加工生産性
が向上する。

さらに、ピストンの個数も図示実施例のものに限られな
い。

また、作動流体は油や水等の液体に限られず、例えば、
空気等の気体であってもよい。

［発明の効果］本発明は、以上のような構成であるから、直線力と回転
力とを機械的に変換するためのメカニズムを一切用いる
ことなしにポンプ機能あるいはモータ機能を発揮させる
ことができ、しかも、第１の静圧ベアリングの圧力中心
とピストン中心との軸方向のずれに起因してトルクリン
グに回転軸まわり以外の偶力が発生するという不都合
を、簡単な構成により、効果的に解消することができる
回転形流体エネルギ変換機を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１０図は本発明の一実施例を示し、第１図は
正断面図、第２図は第１図におけるII−II線断面図、第
３図は第１図におけるIII−III線断面図、第４図は第３
図におけるIV−IV線断面図、第５図は第１の静圧ベアリ
ングの圧力ポケット部を示す拡大平面図、第６図は第５
図におけるVI−VI線断面図、第７図は同圧力ポケット部
を示す斜視図、第８図〜第１０図は作用説明図である。
第１１図は従来例を示す部分断面図、第１２図は同従来
例における第１の静圧ベアリング部分を示す部分平面図
である。また、第１３図は本発明の他の実施例を示す説
明図である。１・・・ハウジング２・・・トルクリング２ｃ・・・内平面４・・・第１の静圧ベアリング４・・・テーパ面５・・・シュー５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ・・・包囲部６・・・回転軸７ａ，７ｂ，７ｃ・・・圧力ポケット８・・・ピストン９・・・第２の静圧ベアリング１３・・・空間１４・・・ピントル１５・・・シリンダバレル１６…シリンダボア２０…オルダム継手２１、２２・・・流体流通系路２３…ピストン側流体通路４０ａ、４０ｂ、４０ｃ・・・絞り４２ａ，４２ｂ，４２ｃ・・・トルクリング側流体通路ｍ…共通軸心ｎ…偏心軸心

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周にテーパ面を有したハウジングと、円
周方向に間欠配置した第１の静圧ベアリングを介して前
記ハウジングのテーパ面部に回転可能に嵌合されその内
周における前記各第１ベアリングに対応する部位に内平
面をそれぞれ有したトルクリングと、このトルクリング
の内側に配設されその先端面を第２の静圧ベアリングを
介して前記トルクリングの各内平面にそれぞれ添接させ
た複数のピストンと、トルクリングの内側に配設され放
射状に形成したシリンダボアによってこれら各ピストン
の基端側をスライド可能に保持するシリンダバレルと、
このシリンダバレルをハウジングとトルクリングの共通
軸心から偏心した偏心軸心回りに回転可能に支承するピ
ントルと、前記トルクリングに前記シリンダバレルを同
期回転可能に接続する継手と、前記各シリンダボア内に
形成され前記ハウジングと前記トルクリングとの相対回
転に伴うピストンの突没動作によって容積が増減する空
間と、容積が増大しつつある空間および容積が減少しつ
つある空間にそれぞれ連通する対をなす流体流通系路
と、各ピストンに設けられ対応する空間内の流体を該ピ
ストンの先端面に設けた第２の静圧ベアリングの圧力ポ
ケットに導くピストン側流体通路と、トルクリングに設
けられ各第２の静圧ベアリングの圧力ポケット内の流体
を対応する各第１の静圧ベアリングに導くトルクリング
側流体通路とを具備してなり、前記第１の静圧ベアリン
グに導入された流体の静圧と前記第２の静圧ベアリング
に導入された流体の静圧とによって前記トルクリングに
前記共通軸心まわりの偶力が発生するように構成した流
体エネルギ変換機であって、前記各第１の静圧ベアリン
グを前記共通軸心に沿う方向に隣接する複数の圧力ポケ
ットを有してなるものにするとともに、前記トルクリン
グ側流体通路をこれら各圧力ポケットに対応する本数だ
け設けておき、前記ピストンと前記トルクリングとの共
通軸心に沿う方向の相対偏位動作に伴って、第１の静圧
ベアリングにおけるピストンから遠ざかる側の圧力ポケ
ットに連通するトルクリング側流体通路がピストンの先
端面によって閉塞されるように構成したことを特徴とす
る回転形流体エネルギ変換機。
【請求項２】前記各圧力ポケットを包囲する包囲部の断
面が山形をなしていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の回転形流体エネルギ変換機。
【請求項３】前記包囲部を、回転方向と平行になる部分
が無い形状のものにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第２項記載の回転形流体エネルギ変換機。
【請求項４】前記包囲部の断面山形の勾配が前記ハウジ
ング内面の円錐の勾配よりも大きくないようにされたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項記載
の回転形流体エネルギ変換機。