JPH061071B2 - 回転形流体切換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回転形の流体エネルギ変換機（ポンプまたは
モータ）の流体流通系路部分等に好適に使用される回転
形流体切換装置に関するものである。

［従来の技術］ ラジアルピストン形、斜軸形あるいは斜板形の流体ポン
プまたはモータ等の流体流通系路部分には、各シリンダ
に対する作動流体の給排を連続的に行わせるための切換
分配手段として、回転形の流体切換装置が用いられてい
る。

しかして、この種の回転形流体切換装置は、例えば、第
５図に示すように、バルブ面ａに給排用の高圧ポートｂ
および低圧ポートｃを開口させたポートブロツクｄと、
このポートブロツクｄに摺接するバルブ面ｅに複数のシ
リンダポートｆを回転方向に間欠配置したシリンダブロ
ツクｇとを具備してなり、これら両ブロツクｄ，ｇの相
対回転に伴なわせて前記各シリンダポートｆと前記高圧
ポートｂまたは低圧ポートｃとの連通を周期的に断続さ
せる得るようになっている。そして、このようなもので
は、高、低圧切換時のショックを少なくして騒音や振動
を低減させるために、前記高圧ポートｂあるいは低圧ポ
ートｃの端部にノッチｈ，ｉを設けているものが少なく
ない。

ところが、従来のものは、第５図および第６図に示すよ
うに、前記ノッチｈ，ｉを前記高圧あるいは低圧ポート
ｂ，ｃの端部における幅方向中心部、つまり、前記各シ
リンダポートｆの中心ｊが通過する部位に設けているた
め、容積効率の低下を招き易いという不都合がある。す
なわち、一般にノッチｈ，ｉを設けると、前記シリンダ
ブロツクｇのバルブ面ｅにおける前記ノッチｈ，ｉが通
過する部位にエローションが生じ易くなる。そのため、
ノッチｋ，ｉを前述した位置に設けると、前記シリンダ
ブロツクｇのバルブ面ｅにおける前記シリンダポートｆ
の中心ｊを結ぶ線ｋに沿ってエローションによる侵食が
進行する。ところが、前記シリンダポートｆが円形状の
ものであると、回転方向に隣接する各シリンダポートｆ
同士は、その中心ｊを結ぶ線ｋ上において最も接近する
ことになる。そのため、前記線ｋ上でエローションによ
る侵食が進むと、その侵食部分を介して隣り合うシリン
ダポートｆ同士が連通し易くなり、容積効率の低下を招
き易くなる。そのため、シリンダポートｆ同士を接近さ
せて密に配設するのが難しいという問題がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、ノッチを設けたために容積効率の低下を招き
易くなるという不都合を簡単な構成により効果的に抑制
することを目的としている。

［問題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
な回転形流体切換装置において、給排用ポートの端部に
おける各シリンダポートの中心が通過する位置から外れ
た部位に、シリンダポートを高圧ポート又は低圧ポート
に緩やかに連通させるノッチを設けたことを特徴とす
る。

［作用］ このような手段によれば、シリンダポート側のバルブ面
にノッチに起因するエローションが発生したとしても、
そのエローションによる侵食は、隣接するシリンダポー
ト同士が最も接近する部分、つまり、各シリンダポート
の中心を結ぶ線上以外の部分で進行することになる。そ
のため、隣接するシリンダポート間で流体の漏洩が生じ
て容積効率が低下するという現象を効果的に抑制するこ
とができる。

［実施例］ 以下、本発明に一実施例を第１図〜第４図を参照して説
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。そして、このトル
クリング２の内面側の前記各第１静圧ベアリング３に対
応する部位には、平滑な内平面２ｃがそれぞれ設けてあ
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
圧力ポケット７・・・を形成し、これら各圧力ポケット
７・・・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。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、前記トルクリン
グ２の内側に、前記ハウジング１の軸心ｍと平行な軸心
ｎを有し摺動部１４ａを前記ハウジング１に支持させた
ポートブロツクたるピントル１４と、このピントル１４
の外周に回転可能に嵌着したシリンダブロツクたるリン
グ状のシリンダバレル１５とを設けており、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１６・・・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１６・・・の
内面とによって流体流出入用の空間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、その外周面を戦記ト
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１
４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１
９内に摺動可動に嵌合させてある。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１
４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、戦
記各空間１３・・・をシリンダバレル１５の内周面（バ
ルブ面）１５ｖに開口させるシリンダポート２３・・・
と、一端をピントル１４の外周面（バルブ面）１４ｖ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２４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（バルブ面）１４ｖと前記シリンダバレル１５の内周
面（バルブ面）１５ｖとの間に第３の静圧ベアリング２
６を形成するための圧力ポケット（給排用の高圧ポー
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２９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（バ
ルブ面）１４ｖ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（給排
用の低圧ポート）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４２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７に導びくようにしている。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
作用する力とが、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１
３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（３７）の面積は、該静圧
ベアリング２６（３６）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１４ｂ（１４ｃ）の傾斜角度は、該静
圧ベアリング２８（３８）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、４５は前記ピントル１４の摺動部１４ａを一方側
へ付勢するスプリング、４６は前記ピントル１４の摺動
部１４ａを前記スプリング４５の付勢力に抗して他方側
へ移動させる流体式アクチュエータ、４７は高圧流路４
８内の流体圧が設定値を上まわった場合に切換わって前
記アクチュエータ４６に作動用の高圧流体を供給する圧
力補償弁である。

しかして、この流体エネルギ変換機の基本的な作動につ
いては、特開昭５８−７７１７９号公報に示される通り
である。すなわち、高圧の流体を、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１４・・・内に
供給すると、トルクリング２に、該トルクリング２を矢
印Ｓ方向へ回転させようとする偶力が発生し、モータと
しての機能が発揮される。また、前記トルクリング２を
外力によって矢印Ｒ方向へ回転させれば、高圧の流体が
前記第１の流体流通系路２１から吐出されることにな
り、ポンプとしての機能が営まれる。そして、前記ピン
トル１４を台形溝１９に沿って往復動作させて、その軸
心ｎのハウジング１の軸心ｍに対する偏心量を変更する
ことによって、その容量が変るようになっている。

このような回転形流体エネルギ変換機のピントル１４と
シリンダバレル１５との間に、本発明に係る回転形流体
切換装置５１を設けている。すなわち、この流体切換装
置５１は、給排用の高圧ポート２７および低圧ポート３
７を開口させたポートブロツクたるピントル１４のバル
ブ面１４ｖと、円形の複数のシリンダポート２３を回転
方向に間欠的に開口させたシリンダブロツクたるシリン
ダバレル１５のバルブ面１５ｖとを相互に摺接させ、こ
れら両バルブ面１４ｖ，１５ｖの相対回転に伴なわせて
前記各シリンダポート２３と前記給排用の高圧ポート２
７および低圧ポート３７との連通を周期的に断続させ得
るように構成したものである。そして、前記給排用の高
圧ポート２７および低圧ポート３７の各端部に対をなす
ノッチ５２、５３をそれぞれ設けている。各ノッチ５
２、５３は、回転方向に開口断面積が漸次変化する小さ
な切欠溝であり、第４図に展開して示すように、前記各
シリンダポート２３・・・の中心２３ａ・・・が通過す
る位置から外れた部位、つまり前記各中心２３ａを結ぶ
線５４から外れた部位に設けられ、各シリンダポート２
３を給排用の高圧ポート２７又は低圧ポート３７に緩や
かに連通させ得るようになっている。

このような構成の流体切換装置５１であれば、シリンダ
バレル１５がわのバルブ面１５ｖにノッチ５２、５３に
起因するエローションが発生したとしても、そのエロー
ションによる侵食は、隣接するシリンダポート２３同士
が最も接近する部分、つまり、各シリンダポート２３の
中心を結ぶ線５４上の部分以外の所で進行することにな
る。そのため、隣接するシリンダポート２３間で流体の
漏洩が生じて容積効率が低下するという現象を効果的に
抑制することができる。したがって、シリンダポート２
３を従来のものよりの接近させて密に配設することも可
能となる。

なお、前記実施例では、給排用の高、低圧ポートの端部
の２個所にノッチをそれぞれ設け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、シリンダポートの中心が通過
する位置から外れた１個所にノッチを設けるようにして
もよい。しかしながら、前記実施例のように、給排用の
高、低圧ポートの各端部にそれぞれ対をなすノッチを設
けるようにすれば、エローションが起こり難くなるとい
う効果も得られる。すなわち、エローションの起こり易
さは流速（流体の運動エネルギ）に関連するものであ
る。しかして、前記実施例のように各端部の２個所にノ
ッチを設けたものは、各ノッチ部分における流速が、各
端部の１個所にしかノッチを設けないものに比べて1/2
となり、エローションは起こり難くなるものである。

また、ノッチは、給排用の高、低圧ポートのすべての端
部に設けなくてもよいのは勿論である。

さらに、前記実施例では、ピントルと、このピントルの
外周に嵌合させたシリンダバレルとの間に設ける形式の
ものについて説明したが、本発明は、必ずしもこのよう
なものに限定されるものではなく、例えば、第５図に示
すように、平坦なバルブ面を有したポートブロツクある
いはポートプレートと、シリンダブロツクとの間に設け
る形式のものにも同様に適用が可能である。換言すれ
ば、本発明は、前記のものに限らず、通常のラジアルピ
ストン式、斜軸式あるいは斜板式のポンプまたはモータ
における流体切換部分等にも同様に適用が可能である。

また、ノッチ自体の形状も図示実施例のものに限られな
いのは勿論であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種
々変形が可能である。

さらに、前記実施例では、給排用の高、低圧ポートが静
圧バランス用の圧力ポケットを兼ねている場合について
説明したが、本発明は、このようなものに限られるもの
でもない。

［発明の効果］ 本発明は、以上のように、高・低圧切換時におけるショ
ックを少なくして騒音や振動を低減させるノッチを設け
るにあたり、そのノッチ形成場所を、給排用の高圧ポー
トおよび低圧ポートの端部におけるシリンダポートの中
心が通過する位置から外れた部位に設定した構成である
から、シリンダブロツクにおけるエローションの発生領
域をシリンダポートの中心から外れた部位に遠ざけるこ
とができる。このため、シリンダポート同士がエローシ
ョンによる浸蝕領域を介して連通し容積効率の低下を招
き易くなるという不都合を簡単な構成により効果的に抑
制することができ、所期の性能を長期に亙って維持する
ことができるとともに、シリンダポートの高密度配置等
にも無理なくに対応することができる優れた回転形流体
切換装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４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図はピント
ルの外周に設けたバルブ面を展開して示す展開説明図で
ある。第５図は従来例を示す斜視図、第６図は第５図に
おけるVI矢視図である。 １４…ポートブロツク（ピントル） １４ｖ・・・バルブ面 １５…シリンダブロツク（シリンダバレル） １５ｖ・・・バルブ面 ２３・・・シリンダポート ２３ａ・・・中心 ２７…給排用の高圧ポート ３７…給排用の低圧ポート ５１・・・流体切換装置 ５２、５３・・・ノッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】給排用の高圧ポートおよび低圧ポートを開
   口させたバルブ面を有するポートブロツクと、円形もし
   くは長円形状の複数のシリンダポートを回転方向に間欠
   的に開口させたバルブ面を有するシリンダブロツクとを
   相互に摺接させ、これら両バルブ面の相対回転に伴なわ
   せて前記各シリンダポートと前記給排用の高圧ポートお
   よび低圧ポートとの連通を周期的に断続させ得るように
   構成した回転形の流体切換装置であって、前記給排用の
   高圧ポートおよび低圧ポートの端部における前記各シリ
   ンダポートの中心が通過する位置から外れた部位に、シ
   リンダポートを高圧ポート又は低圧ポートに緩やかに連
   通させるノッチを設けたことを特徴とする回転形流体切
   換装置。