JPS60224979A - 可変容量形ラジアルピストンモ−タ制御装置 - Google Patents

可変容量形ラジアルピストンモ−タ制御装置

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JPS60224979A
JPS60224979A JP8084884A JP8084884A JPS60224979A JP S60224979 A JPS60224979 A JP S60224979A JP 8084884 A JP8084884 A JP 8084884A JP 8084884 A JP8084884 A JP 8084884A JP S60224979 A JPS60224979 A JP S60224979A
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JP
Japan
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crankshaft
eccentric wheel
control
valve
cylinder
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Application number
JP8084884A
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English (en)
Inventor
Shigeo Yoshida
重男 吉田
Kazuo Yamaki
山木 和夫
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Fukushima Ltd
Original Assignee
Fukushima Ltd
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Publication date
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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】 この発明における産業上の利用分野は、無段階に容量を
変えることが可能な液圧ラジアルピストンモータの制御
装置に関するものである。
まずこの種の液圧ラジアルピストンモータの制御装置に
係る従来技術を説明する。
従来は、特願昭47〜10921のように液圧ラジアル
ピストンモータを無段階に容量を変えるために、クラン
ク軸に内装した制御ピストンと制御シリンダとにより偏
心輪を移動させて、上記偏心輪の偏心量を変化させてい
た。この場合上記偏6輪の移動量の制御は液圧モータの
外部にサーボバルブを設け、上記偏心輪により作用する
リリーフ弁と偏心量調整用手動リリーフ弁との差圧によ
りサーボバルブを作動させて、前記制御シリンダに作動
液の給排を行っていた。その際上記サーボバルブと制御
シリンダおよびこのサーボバルブとリリーフ弁との各液
路は、上記のサーボバルブが液圧モータの外部に設置さ
れているため、双方共回転紺Tを介して相当の距離があ
ることになる。
周知のことであるがフィートバッグのサーボ制御を行う
場合、前記したサーボバルブとシリンダとの距離は可能
な限り近接することが作動の安定性をもたらすうえ、ハ
ンチングが起こりにりく、かつ応答性も良くなる。しか
し従来は上記のように双方の距離が乱れているため、サ
ーボ系の各要部が不安定になりやすく、かつハンチング
を起こしたり、応答性が極めて悪かった。
この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
であり、その目的とするところは、クランク軸内にサー
ボバルブを組み込んで、偏心輪の移動量の変化をハネを
介して直接サーボバルブに伝達させることにより、サー
ボバルブとシリンダの距離が短くなり、またフィードバ
ッグの信号が作動液を介してではなく、機械的に行われ
るようにして、このサーボ系の安定性と応答性を良くし
、かつハンチング等を起こさずに偏心輪の移動が容易確
実に行えて、ラジアルピストンモータの容量を無段階に
変えることができるラジアルピストンモータの制御装置
を提供することにある。
以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
第1図および第2図はこの発明の第1実施例を示すもの
である。
まず問題点を解決するための手段となる要部の構成を説
明する。
■は、軸受2.3を介してケーゾング4とフロントカバ
ー5に軸支承させたクランク軸である。
このクランク軸1の中間帯には断面がほぼ角形でその外
郭は円筒状に形成された偏心輪6が、上記したクランク
軸1の軸方向に直交する態様により摺動可能に嵌挿され
ている。7は、上記による偏心輪6を通り、前記クラン
ク軸lに直交する径方向に、第2図に示すような放射状
をもって多数配置されたシリンダである。図では5個の
場合を示している。8は、内側に球面状の四部を形成し
たピストンである。このピストン8は、上記のシリンダ
7内に摺動自在に収嵌されている。9は、コンロノド°
ζある。このコンロノド9の先端部は球状に形成されて
いて、上記したピストン8の内側球面状凹所に首振りが
可能なように嵌挿さnでいる。上記によるコンロノド9
の基端は、ケーシング4とフロントカバー5とにより軸
方向に位置決めされたガイドリングIOA、lOBと、
前記した偏心輪6の外周面との間で、常時摺動が可能と
なる態様により上記偏心輪6にこ密接されている。
11は、前記したシリンダ7の外面部を密封するための
カバーである。12は、前記のフロントカバー5に挿入
されてクランク軸1の密封を行うシールである。13は
、ケーシング4の方力に延びたバルブケーシングである
。このハルプケーシング13は分配弁】4を回転自在に
内装している。
なお上記の分配弁14は、周面の複数箇所に、前記のバ
ルブケーシング13に穿設した作動液の供給、排出をけ
う給排ポーH5,16を當時速通させる溝17.18が
形成されている。さらにこの分配弁14は、基端側に円
弧状の分配溝19゜20が形成されている。(第1図で
は分配a20が分配溝19の裏側に形成されている。)
なお−ト記した分配弁14は、液路2L22によって分
配溝19.20はf1117.18にそれぞれ連通され
ている。23は、上記分配弁14を押え、かつバルブケ
ーシング13を密封するためのカバーである。
また前記した偏心輪6には互いに対向する制御ピストン
24.25が、制御シリンダ26.27によりクランク
軸lの軸線に対して遠近の移動を行うように配置されて
いる。この制御ピストン24.25の各端面ば、偏心輪
6の内側に当接していて、前記クランク軸1内に設けた
円筒状の制御シリンダ26.27に摺動自在に挿入され
ている。なお上記による偏心輪6の偏心位置の移動によ
り前記ピストン80行程の距離を変えて、制御装置の容
量を変化させることが可能となるように構成されている
前記によるクランク軸lの出力軸に対してその反対側に
あたる軸端には次に示すサーボバルブAが一体的に配置
されている。このサーボバルブAは次のように形成され
ている。すなわち第1図に示すように、前記したクラン
ク軸1の軸端にはスプール28を摺動自在に嵌挿した円
筒状の穴29が穿設されている。この穴29内には一例
環状溝30、中央環状溝31.他側環状溝32がそれぞ
れ形成されている。そして−側環状溝30と他側環状溝
32とは液路33をもってケーシング4とバルブケーシ
ング13とに囲まれた室、軸受3およびケーシング4の
内部を通り、上記ケーシング4に穿設したドレンボート
34に連通し、さらに図示しない液圧源のタンクに常時
連通するように構成されている。また中央環状溝31は
液路35に連通して、バルブケーシング13の内側に設
け゛られた環状溝36と液路37とに連通するこ七によ
り回転継手となるように形成されて、前記のバルブケー
シング13に穿設された圧力ボート38に通じている。
上記によりクランク軸lが回転しても、富時中央環状溝
31と圧力ポート38とは連通している。前記によるス
プール28には2つの溝39.40が形成されていて、
第1図の左方a39は、クランク軸1内の液路41によ
り図中下側の制御シリンダ26るこ連通し、また図中右
側の溝40は、液路42により図中上側の制御シリンダ
27に連通している。さらに上記スプール28の図中左
端は一段細く形成されている。そして偏心輪6の偏心f
ill整のための圧力が加わる制御室43をスリーブ4
4.カバー45とにより囲むようにして設けられている
。上記の制御室43は、カバー45とクランク軸1とに
形成された液路46をもって、バルブケーシング13の
環状溝36に併設された環状147に連通ずるごとによ
り回転継手となるように形成されていて、岐路48を通
じてバルブケーシング13に穿設された制御ポート49
に連通している。
上記によるサーボバルブへの一端に嵌着したカバー45
は、オルダム継手50と係合していて、その前方に配置
した分配弁14に同心状に連結されている。この場合上
記の分配弁14は、前記したクランク軸1に同期して回
転するように構成されている。なお前記したスプール2
8の図中右端にはハネ51が当接されている。このハネ
51の他端は、ロット52が当接した状態によりクラン
ク軸lに摺動自在に嵌挿されている。また上記ロッド5
2の右端は斜面に形成されていて、ロッド53の斜面の
一端に当接している。なおロット53の他端は、前記し
た偏心輪6に固定されて、クランク軸lに摺動自在に嵌
挿されている。そして偏心輪6が移動すると、上記ロッ
ド53は図中の上下に移動して、このロッド53と前記
ロッド52の両斜面により、ロット52が左右に移動す
るとき、前記したハネ51の蓄勢力が変化するように構
成されている。
さらに前記したスプール28とスリーブ44とにより囲
まれた室54さ、ハネ51を設は室55とは、液路33
によりドレンボート34に連通していて、作動液のとし
込みをなくしている。56は、偏心輪6がクランク軸1
の軸方向へ移動するのを制限するめのリングである。ま
たバルブケーシング13およびケーシング4には各シリ
ンダ7へ作動液の供給、排出を行う液路57がそれぞれ
設けられて、その各一端は前記した分配弁14の分配@
19.20の周囲に等分配されるように開口している。
上記液路57の他端は各シリンダ7の上端部に開口して
いる。なおケーシング4.フロントカバー5.バルブケ
ーシング13.カバー11.23.45は、図示しない
ボルト等によりそれぞれ結合されている。そのうえ各要
部はパ。
キン等により密封状態が保持されている。前述した各シ
リンダとピストンおよび分配弁とバルブケーシング等の
摺動中における各要部も、シール等の使用によりそれぞ
れ作動液の漏れを防止する必要な対策が施されている。
次に作用を説明する。
上記の構成により、第1図および第2図に示すように、
偏心輪6の偏心量が最大の状態にあってその偏心量が変
化しない場合について説明する。
圧力ボート38には富に液圧源より圧力をもった作動液
の供給ができるように、または給排ボート15.16の
いずれかの高圧側の作動液を選択弁を介して供給できる
ように配管接続され、制御ボート49には液圧モータの
容量を制御するための減圧弁、リリーフ弁等を使用して
、任意に供給圧力を変更できる圧力制御弁が配管接続さ
れている条件下において、制御ボート49の圧力を十分
低くする。すると、制御ボート49の圧力は液路48、
環状溝47.液路46.制御室43へ上記の圧力が伝達
される。従って制御室43の圧力が低下し、同時にスプ
ール28は、バネ51の蓄勢力によって図中の左方へ移
動をすることになる。
これにより中央環状溝31と溝40が溝39と一側環状
溝30とにそれぞれ連通し、圧力ポート38から供給さ
れた作動液は、液路37.環状溝36、液路35.中央
環状溝31.溝40./&路42を通過して制御シリン
ダ27に導入されることになる。一方制御シリンダ26
の作動液は、液路41.溝39.−側環状溝30.液路
33.ケーシング4内部、ドレンボート34を通過して
液圧のタンクに接続される。すなわちスプール28が左
へ移動することにより、制御シリンダ27に作動液が導
入し、制御シリンダ26の作動液を排出するため、制御
ピストン25が制御シリンダ27から押し出されて偏心
輪6が図中の一ヒ方へ移動し、制御ピストン24も上方
へ押されるが、制御シリンダ26内の作動液を同時に排
出することから、偏心輪6は上方へ移動してその行程端
にて固定されるため、この偏心輪6に外力が加わっても
移動することはない。
次に給排ボート15.16には図示しない液圧源から方
向流量切換弁(図示せず)が接続されていて、この切換
弁の切換方向により、上記給排ボート15.16は、供
給、排出を行い、これによって液圧モーフの回転方向を
変え、同時にその流量も調整して、回転数を制御するこ
とができる。
例えば給排ボー)15に液圧源から吐出される作動液を
前述の図示しない切換弁を切換えることで供給すると、
上記の作動液は溝17から液路21を介して分配溝19
に到達する。この分配溝19はクランク軸lの軸心方向
への下降行程にあるシリンダ7へ液路57を介して連通
しているため、」−記の分配′a19に液圧源からの作
動液が供給されることになる。従ってピストン8は押し
下げられ、同時にコンロノド9も押し下げられる。その
際偏心輪6が必要回転方向へ押されるため、この偏心輪
6は同方向へ回転をすることになる。これにより第2図
に示すように、偏心輪6の左右の内面とクランク軸lの
左右の外面との係合によ−、てトルクが伝達されること
から、クランク軸1は必要方向に回転を開始することが
できる。
上記により偏心輪6が回転をすると、上昇行程にあるシ
リンダ7のピストン8がコンロノド9を介して上昇する
ため、このシリンダ7内の作動液は、液路572分配I
820.液路22.溝1B。
給排ボート16を通り、さらに図示しない切換弁を通っ
て液圧源のタンク内に排出されることになる。また上記
によりクランク軸1が回転すると、オルダム継手50に
介して分配弁14も同期して回転する。従って下降行程
にあるシリンダ7には作動液を供給し、また上昇行程に
あるシリンダ8からは作動液を排出するようにして次々
に液路57を切り換えて行くため、クランク軸】は連続
して回転することができる。
液圧モーフを逆転させる場合は、給排ボー1−16を液
圧源に、給排ボート15をタンクに切換弁によって接続
する。すなわち液圧モーフの正転時に、偏心輪6の回転
方向によって上昇行程のシリンダ7は下降行程に、また
下降行程のシリンダ7は上昇行程にそれぞれ切り換わり
、前述と同様に下降行程のシリンダ7に作動液を供給し
、上昇行程のシリンダ7の作動液を液圧源のタンクに排
出することでクランク軸】は逆回転ができるものである
以上に説明した作動は、通常の定容量におけるラジアル
ピストンモータの作動と同しである。この発明では液圧
モータの偏心輪6の偏心量を変えることにより、ピスト
ン8の往復行程が変化し、同時にクランク軸101回転
あたりの容量(排出ii)を変えることができる。これ
は制御シリンダ26.27の作動液の供給、排出を行う
ことで容易に可能である。
次に偏心輪6の移動の制御方法について説明する。
第1図の状態から偏心量を減少させる場合は、まず制御
ポート49の圧力を増加させると、岐路48.1i状溝
47.液路4G、制御室43へ上記の圧力が伝達される
。従って制御室43の圧力が増加し、同時にスプール2
8は、ハネ51を53 %しながら図中の右方へ移動を
することになる。これにより中央環状溝31と溝S9が
/1640と他側′環状溝32とにそれぞれ連通し、圧
力ボート38から供給された作動液は、液路37.環状
溝3G。
液路35.中央環状溝31.*39.>i路4Jを通過
して制御シリンダ26に導入されることになる。一方制
御シリンダ27の作動液は工液路42゜s40.他側環
状溝32.液路33.ケーシング4内部、ドレンボート
34を通過して液圧源のタンクに接続される。すなわち
スプール28が右へ移動することにより、制御シリンダ
26に作動液が導入し、制御シリンダ27の作動液を排
出するため、制御ピストン24が制御シリンダ26から
押し出されて偏心輪6が図中の下方へ移動し、制御ピス
トン25も下方へ押されるが、制御シリンダ27内の作
動液を同時に排出することから、偏心輪6は下方へ移動
してその偏心量は減少する。
上記により偏心輪6が図中下方へ移動すると、ロッド5
3も同時に同方向へ移動し、この口/ド53の先端斜面
とロッド52の斜面によって上記の移動が、それまでの
移動に対して直交する方向へ変換されるため、ロッド5
2は図中の左方へ移動する。すなわちバネ51が偏心輪
6の移動によって蓄勢力されて行くことから、スプール
28も同時に左方へ移動する。この場合制御室43に作
用するスプール28の圧力による右向きの作用力に対し
、バネ51の蓄勢力が第1図のスプール28の位置で釣
り合うと、溝39.40は閉鎖され、制御シリンダ26
.’21への作動液の供給。
る。
次に偏心量を減少させることで液圧モータの容量を増大
させる場合は、制御ポート49の圧力を下げると、制御
室43の圧力も同時に下かろことから、ハネ51の蓄勢
力がまさってスプール28は図中の左方へ移動する。従
って圧力ポート38からの作動液は、液路37.環状溝
36、液路35、中央環状i31.溝40.液路42.
制御シリンダ27に入る。これにより制御シリンダ26
の作動液は、液路41.満39.−例環状溝30、液路
33.ケーシング4内部、トレンボート34から液圧源
のタンクに排出さね、る。すなわち偏心輪6は、図中の
上方へ移動すると、口、ト53も同時に上方へ移動して
ロッド52が右方へ移動するため、ハネ51の蓄勢力が
減少してスプール28も右方へ移動することになる。上
記によりスプール28が第1図の状態で制御室43の圧
力とハネ51の蓄勢力とが釣り合うと、制御シリンダ2
6.27に対する作動液の供給、排出も同時に停止し、
これによって偏心輪6も止まることになる。
以上に説明したように制御ポート49の圧力を変えるご
とにより、偏心輪6の位置を任意に変更し、て液圧モー
タの容量を変えることができる。
なお偏心@6にはピストン8による外力が絶えずクラン
ク軸]の回転中に変化しながら加わっていて、スプール
28は、円滑な作動のための作動液の漏れが少しあるた
め、偏心輪6は、外力に、上、って移動させられ謄ちで
あるが、上記スプール28の移動によってその夕)力に
抗する力が発生ずる。例えば外力が作用することで偏心
輪6が図中上方へ移動すると、口、ト53が同時に上方
へ移動する。従ってロッド52も図中右方へ移動してハ
ネ51の蓄勢力が減少し、それまでの釣合いが崩れてス
プール28は右方へ移動することになるが、圧力ボート
38からの作動液は、前述したように制御シリンダ26
に導入されて、偏心輪6を下方へ移動させようとする抗
力が発生し、それ以上の偏心輪6の移動を完全に防止す
ることができる。また逆に偏心輪6が下方へ移動させら
れようとしても、制御シリンダ27に圧力を持った作動
液がスプール28を介して導入されるため、それ以−ヒ
に偏心輪6が移動するのを容易確実に防止することがで
きる。すなわち外力による偏心輪6の移動が防止できて
、設定した偏心量を確実に保持することができる。
第3図はこの発明の第2実施例を示すものである。
この実施例では前記した実施例によるロット52、ロッ
ド53.液路41..42の接続がそれぞれ異なってい
る。従って制御ポート49の圧力を増大させると、偏心
輪6の偏心量を大き°くすることができる。すなわち第
3図に示すように、制御ポート49の圧力が最大で、偏
心!&6の偏心量も最大の状態にあるため、ハネ51の
蓄勢力も最大になっている場合を示している。
この第2実施例の場合、給排ポート15.]6のいずれ
かの高圧側の作動圧を、選択弁を介して制御ポート49
に連通させると、液圧モータの負荷が大きくて圧力が高
い場合は、偏心輪6の偏心量も大きくなる。従って液圧
モータの容量が増大し、また液圧モータの負荷が小さく
て圧力が低い場合は、偏心輪6の偏心量も小さくなり、
液圧モータの容量が減少することになる。これにより同
し流量を給排ポート15または16に供給した場合で、
負荷が大きいときは液圧モーフの容量が増大しているの
で低速で回転し、また負荷が小さいときは、液圧モータ
の容量が減少しているので高速で回転して馬力を一定の
特性に近い性能を持つことができる。
この実施例ではシリンダ7の数を5本で示しているが、
この発明によるシリンダ7は、その数を限定することな
く、例えば3本以上あれば何本でも良い。
またオルダム継手50をもってクランク軸1の回転を分
配弁14に伝達しているが、上記の回転力が同期して伝
達できればどのような継手を使用しても良い。
この実bl!!例では圧力ポート38から中央環状溝3
1までの通路と制御ポート49がら制御室43までの通
路は、環状溝36.47による回転継手を使用している
が、分配弁14に溝を設けて、回転継手を溝底するなど
してケーシング4またはバルブケーシング13の外部か
らそれぞれ液圧モータを回転しても、各要部において連
通していれば良い。
同じく液路33の排出は、グーソング4内とトレンポー
ト34とを通じた状態により行っているが、背圧等を考
きする必要がある場合は、圧力ポ−)38.制御ポート
49の場合と同様に、回転継手を介して直接タンクに接
続しても良い。
またロッド52.53の各斜面により偏心輪6の動きを
クランク軸1の軸線に直交するように変換してハネ51
に伝達しているが、この場合負荷に変換する機構は、リ
ンク機構、う、りとピニオンにカムを組め込んだ機構等
により、同じく直交する方向へ変換できれば良い。
さらに偏心輪6の動きをスプール28にハネを介して伝
達する組合せは、偏心輪6.直交交換。
ハネ51.スプール28でなくて、例えば偏心輪6、ハ
ネ51.直交交換、スプール28としても良い。
実施例では円筒状の外面の偏心輪を使用した液圧モーフ
について説明したが、本発明は多角形状の外面の偏心輪
とピストンスリーブを備える液圧モータ、例えば英国特
許第886923男明細書に記載されているような液圧
モータにも適要できるのは勿論である。
以上の実施例で説明したようにこの発明は、クランク軸
内にサーボバルブを組め込んで、偏心輪の移動量の変化
を斜面を介して上記のサーボバルブに当接するハネに伝
達することにより、サーボバルブと偏心輪移動用のシリ
ンダとの距離を短くすることができる。またフィードバ
ッグの信号が作動液を介さないで機械的に行われるため
、このサーボ系は安定性が良く、そのうえ応答悼も良い
さらにハンチング等も起こさずに偏心輪の移動を制御圧
によって行うことができる。
また申にサーボバルブまたは切換弁をt玖圧モークの夕
日こ設けて、偏心輪の偏心量を変える場合に比へると、
液圧モータの外形寸法をほとんど変えずに液JEモータ
の容量を変えることができるうえ、斜部取付〉すの機器
等が不要になって設置域を大幅に節減できる。
さらに特願昭47−10921に比べた場合、偏心輪を
制御するための波路を3路から2路已こ減少できるため
、設置域の節減とコストの低丁を図ることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の第1実施例によるラジアルピストン
モータを第2図の1−1線にδいて示1縦断曲回、第2
図は同モータを第1図の11− U線において示す縦断
面図、第3図は同第2実施例による同モータの縦断面図
である。 180.クランク軸 2. 3.、、軸受400.ケー
シング 510.フロントカバー611.偏心輪 71
.シリンダ 841.ピストン 900.コンロノド10A、 IO
B、、ガイドリング 11、23.45. 、 、カバー 126. シール
13、 、 、ハルブケーシング 14、、、分配弁 15.16. 、 、給排ボート1
7.18.3’l、40.、、/W 19,20.、、
分配溝2L22.33.35,37,4]、42,46
,48,57.、、液路24.25.、、制御ピストン 26.27.、、制御シリンダ 28、、、スプール 29.、、穴 30、、、−一例環状溝 31.、、中央環状溝32、
、、他側環状溝 34.、、ドレンボート36.47.
、、環状溝 38.、、圧力ボート43、 、 、制御
室 44.、、スリーブ49、 、 、制御ボート 5
09.オルダム継手51、、、ハネ 52.53.、、
ロッド54.55.、、室 56.、、リングA19.
サーボハルブ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ケーシングと、前記ケーシング内で軸支承されたクラン
    ク軸と、前記ケーシング内で前記クランク軸の周囲に移
    動可能に設けられた偏心輪と、前記偏心輪を通り前記ク
    ランク軸の軸線に直交する平面上に放射状りこ配置され
    た3個以上のシリンダと、前記シリンダに摺動自在に嵌
    挿してその基部を前記偏心輪の外周面に常時摺動可能に
    密着させたピストンと、前記偏心輪の内側に囲まれて前
    記クランク軸に対向するように設けた制御シリンダと、
    前記制御シリンダに摺動自在にかつ前記偏心輪の内側に
    当接するように嵌挿した1組の制御ピストンと、液圧モ
    ータを作動するためにまた前記偏心輪を回転するために
    さらにその回転によって前記クランク軸を回転するため
    に前記クランク軸に供回り可能に連結された前記シリン
    ダへの作動液の供給と排出を行う分配弁を備えたラジア
    ルピストン液圧モータにおいて、前記のクランク軸内に
    サーボバルブを軸方向に設け、前記サーボバルブの一端
    側には内部ハネに抗して制御圧力の導入を可能とするス
    プールを摺動可能に嵌挿し、前記サーボバルブの他端側
    には前記偏心輪の移動を軸方向へ直交するように変換す
    る機構と前記内部バネとを介して伝達することを特徴と
    する可変容量形ラジアルピストンモータ制御装置。
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