JP2004504535A - 油圧変換器 - Google Patents
油圧変換器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004504535A JP2004504535A JP2002512540A JP2002512540A JP2004504535A JP 2004504535 A JP2004504535 A JP 2004504535A JP 2002512540 A JP2002512540 A JP 2002512540A JP 2002512540 A JP2002512540 A JP 2002512540A JP 2004504535 A JP2004504535 A JP 2004504535A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydraulic converter
- cam
- hydraulic
- driven
- control member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
- F04C14/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
- F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
- F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
- F04B1/26—Control
- F04B1/28—Control of machines or pumps with stationary cylinders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
- F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
- F04B1/26—Control
- F04B1/30—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks
- F04B1/32—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block
- F04B1/328—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block by changing the inclination of the axis of the cylinder barrel relative to the swash plate
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
- F04B9/08—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
- F04B9/10—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
Abstract
本発明は、多数のディスプレーサが押しのけ部材内に案内される油圧変換器に関するものである。ディスプレーサの行程は、カム要素の介在により定められ、圧力媒体の供給および吐出が、少なくとも3つの制御用溝を有する制御部材の介在によって制御される。本発明によると、押しのけ部材またはカム要素ないしは制御部材のいずれかを駆動することができるのに対し、いずれの部品が駆動されるかによって、カム要素または押しのけ部材が自由に調整できるように取り付けられ、そして、残りの第3の部品がハウジングと一体に収容される。
Description
【0001】
本発明は、特許請求の範囲の請求項1の前文に従った油圧変換器に関するものである。
【0002】
油圧変換器は、静水圧モータおよびポンプの流体継手を介して、エネルギー流(Q1×p1)がエネルギー流(Q2×p2)に変換されるユニットである。処理工程において、ポンプに接続された使用装置を駆動するために必要とされるエネルギーの量だけが、既存の圧力供給装置から引き出される。このような油圧変換器は、ラジアルピストンエンジンまたはアキシャルピストンエンジンとして設計することができる。
【0003】
米国特許第3,188,963号は、回転可能なシリンダ内に案内されるディスプレーサが固定の斜板に支持されている斜板式モータの形態を有する油圧変換器を開示している。斜板の角度によって、ディスプレーサのピストン行程が決められる。圧力媒体の供給と吐出が、4つの腎臓形制御部を有する制御ディスクを用いて行われており、そこで、それぞれの組の腎臓形制御部がモータおよびポンプと協働されている。
【0004】
米国特許第3,079,864号には、羽根セル構成の油圧変換器が開示されている。この解決法においては、半径方向に並進運動可能な多数のディスプレーサがロータ内に取り付けられ、カムリングに対して押され付勢されている。圧力媒体の供給および吐出は、上記の解決法と同様に、前端側に配置された制御ディスクを用いて行われている。
【0005】
国際公開97/31185号および参考文献、Siegfried Rotthauser、Peter Achten著「Ein neuer alter Bekannter−der Hydrotransformator」、O+P「Olhydraulik und Pneumatik」42(1998年)NO.6、P.374以下の参照から、変圧比、すなわち供給圧力と使用装置の荷重圧力との間の比が変動可能である、いわゆるINNAS油圧変換器が周知である。この目的のために、制御ディスクには3つの腎臓形制御部が設けられており、制御ディスクのディスプレーサの死点位置までの相対的位置が、アキシャルピストン機械の斜板に対して制御ディスクを回転させることによって変更可能である。制御ディスクを調整することによって、斜板を横切るトルクの平衡が変化される。油圧変換器を停止させるためには、斜板に作用するトルクの合計がゼロになるニュートラル位置に、制御ディスクが入れられなければならない。所定の変圧比のために必要な制御ディスクの回転位置を精密に調整するための調節は、比較的に複雑である。
【0006】
このような背景の前に、本発明は、変圧比の容易な調整が可能な油圧変換器を提供するという目的に基づいている。
【0007】
この目的は、特許請求の範囲の請求項1の特徴を有する油圧変換器によって達成される。
【0008】
本発明によれば、油圧変換器には、ディスプレーサを収容する押しのけ部材と、行程の方向にディスプレーサに作用するカム要素と、タンクポート、作業ポートおよび供給ポートへの圧力媒体の供給を制御する制御部材とが設けられており、これらの要素の1つが、駆動機構によって回転駆動することが可能である。いずれの部品が駆動されるかによって、押しのけ部材またはカム要素は、反力の結果として自由に自動調整できるように、油圧変換器のハウジング内に取り付けられる。それぞれの第3の部品、すなわち駆動されていない部品または自由に調整可能な部品が、ハウジング内に固定して取り付けられる。
【0009】
1つの部品が駆動される結果として、変圧比が、駆動機構の回転速度によって実質的に決められるので、使用装置における調整可能な圧力が、従って、駆動される部品の回転速度および利用可能な供給圧力の関数になる。駆動機構が作動しなくなると、第2の部品の自由な可動性のために、油圧変換器は、供給圧力および荷重圧力に依存していて、トルクが作用していない平衡位置を直ちに取るものであり、さらにまた、油圧変換器は、INNAS油圧変換器において必要とされるような複雑なフィードバック制御手段なしに、自動的に回復される。
【0010】
本発明に従った解決方法は、駆動機構の回転速度に基づく極めて容易な変圧比の調整を可能にするものであり、そこで、駆動機構が作動しなくなるや否や直ちに、平衡位置が自動的に取られるので、従来の解決方法と比較して作動の安全性が実質的に高められる。
【0011】
駆動機構の回転速度制御手段のおかげで、種々な変圧比が、極めて簡単な方法で、調整することができる。定圧比においては、油圧変換器の流量は、設定回転速度に比例する。
【0012】
本発明に従った基本的な概念が、アキシャルおよびラジアル設計両方の油圧変換器において実現することができる。
【0013】
必要条件によって、駆動部品、固定部品および自動調整部品は、以下の好ましい変形において実現することができる。
【0014】
特に有利な実施形態においては、ディスプレーサを受ける押しのけ部材が、ハウジング内に固定して取り付けられるのに対して、制御部材は、駆動機構によって駆動することができ、そして、カム部材は、ハウジング内に回転可能に取り付けられる。固定の押しのけ部材のために、関連したロータと共にディスプレーサが加速されなければならない従来の解決方法と比較して、加速されることになる質量が実質的に減少されるので、最小限の損失において、変圧比をより精密に、かつ迅速に調整することが可能になる。
【0015】
第2の変形においては、制御部材が固定して取り付けられて、押しのけ部材が回転可能にハウジング内に取り付けられるのに対して、ディスプレーサに作用するカム部材は、駆動される。
【0016】
第3の別の形態においては、押しのけ部材が駆動されるのに対して、制御部材が固定して取り付けられて、カム要素がハウジング内に回転可能に取り付けられる。
【0017】
特に好ましい実施形態においては、油圧変換器は、アキシャルピストン設計(斜板)または羽根セル機械として実現される。
【0018】
本発明のさらに別の有利な展開は、特許請求の範囲の残りの従属請求項の主題である。
【0019】
以下に、本発明の好ましい例示的な実施形態が、概略図面を参照することによって一層詳細に説明される。
【0020】
図1乃至図3に、本発明に従った油圧変換器1の第1の実施形態が、アキシャルピストンの設計において実現されて示される。図1は、油圧変換器1における著しく簡略化された縦方向断面を示しており、この油圧変換器1は、部分円に沿ってドラム2内に形成された軸方向に延びる多数のシリンダチャンバ4を有している。図示の実施形態においては、合計で18個のシリンダチャンバ4がドラム2内に形成されている。各々のシリンダチャンバ4には、ピストン形状のディスプレーサ6が案内されており、これらディスプレーサ6のピストン下部が、直接に、または摺動ブロックを介して、のいずれかによって、斜板10の傾斜面8上に支持されている。シリンダチャンバ4は、制御開口部12を介して、斜板10と反対側を向いているドラム2の前端面14に開口している。
【0021】
全体で18個の制御開口部12に、前端面14に水密に取り付けられた制御ディスク20の3つの腎臓形制御部16、17、18が協働されている。これら3つの腎臓形制御部16、17、18は、それぞれ、図2に示されるタンクポートT、作業ポートAおよび供給ポートPと接続されている。
【0022】
本発明に従えば、部品を回転させることができる別個の駆動機構が、斜板10、ドラム2または弁板20のいずれかに協働されている。どの部品が駆動されるかによって、ドラム2または斜板10のいずれかが、自由に調整できるように油圧変換器1のハウジング(図示せず)内に取り付けられるが、各々の第3の部品はハウジング内に固定して取り付けられる。
【0023】
図1に示される実施形態において、回転速度制御手段を有する弁板20自体の駆動機構22を介して、弁板20を駆動させることができるものと考えられる。この実施形態においては、ドラム2は、ハウジングと一体的に回転するように取り付けられる。すなわち、「ドラム」という表現は、必ずしもこの部品をハウジング内に回転可能に取り付けることを決めているものではない。この実施形態において、斜板10は、ディスプレーサ6により傾斜面8に伝えられるトルクによって生じる回転位置を有するようにハウジング内に回転可能に取り付けられている。
【0024】
このトルクは、ディスプレーサ6が配置される部分円の半径と、供給ポート(高圧)と作業ポート(荷重圧力)に作用する圧力とによって決まる。定圧比において、流量は、駆動機構22の駆動制御手段を介して調整することができる弁板20の回転速度に比例する。
【0025】
駆動機構22が作動しなくなると、斜板10は、この斜板10に作用するトルクの合計がゼロとなる平衡位置を自動的に取り、これによって、油圧変換器は、例えば、停電の場合には、ゼロに戻され、このために、作業ポートへの圧力媒体の供給が行われなくなる。これは、本発明に従った油圧変換器の重要な安全性の利点である。
【0026】
ディスプレーサ6を含む比較的重いドラム2が、説明されている実施形態においては、回転しないために、従来の解決方法と比較すると、移動質量が相対的に少ないので、より高い回転速度レベルを調整することができる。
【0027】
同じ駆動トルクにおいて、油圧変換器は、INNAS油圧変換器よりも一層動的に作動することができる。
【0028】
説明の始めに述べたように、本発明は、固定のドラム2および自由に調整可能な斜板10を有する駆動される弁板20に全く制限されるものではなく、原則的には、他の2つ部品、すなわち斜板10またはドラム2が、駆動機構22によって駆動されるようにできるし、また、他の2つの部品が、表1の構成において、ハウジング内に固定されるか、または回転できるように配置される。
【0029】
【表1】
【0030】
表1によると、弁板が自由に回転可能である1つの組合せ、または斜板がハウジング内に固定して取り付けられる1つの組合わせを除いては、如何なる組合わせも、それに応じて実現することができる。ここで、「斜板」という用語は、回転斜板または曲げ軸を有するアキシャルピストン構成も含んでいる。
【0031】
図3は、図1に示される油圧変換器1の概略的な展開図を示しており、単一の部品の相互関係が良好に理解できるもので、弁板20が360°まで完全に回転する間の単一の部品の相対的な配置が示されている。傾斜面8によって決められるようなディスプレーサ6の押上げ運動を定めるカムディスクは、制御ディスク20の角位置およびポートP、AおよびTにおいて作用する圧力の関数としてのトルクの平衡が崩された結果として自動的に調整される。ドラム2は、弁板20および斜板10に対して固定されている。
【0032】
駆動機構22が作動されないとき、すなわち弁板20が固定されている間、カムディスクとして作用する傾斜面8を有する斜板10は、この斜板10に作用するトルクがゼロとなるように斜板10に作用するトルクの結果として自動調整を行う。図3に示される平衡位置は、供給ポートおよび作業ポート(荷重圧力)がほとんど同じ圧力になっているときに生じる。作業ポートAにおける荷重圧力が極く僅かである場合には、斜板10は、腎臓形制御部18を介して高圧に曝されるディスプレーサ6が、傾斜面8によって形成されるカムディスクの谷の中に配置されるまで、図3による位置から左方に移動する。
【0033】
制御ディスク20が矢印の方向に駆動されるときに、供給ポートPと作動的に接続されたディスプレーサチャンバ6は、圧力供給を連続的に受けるので、斜板10は、水平方向に作用する圧縮力の分力FHに基づいて左方に動かされる。
【0034】
上述の実施形態において、油圧変換器は、アキシャルピストン設計において実現される。しかしながら、本発明は、アキシャルピストン機械に限定されるものではなく、例えば、ラジアルピストン機械や、サイクロイド歯車、羽根セル機械などのような他の押しのけ原理にも適用することができるものである。
【0035】
図4および図5は、羽根セル設計において実現された油圧変換器1の第2の実施形態の、著しく簡略化された断面図を示している。同様な羽根セルユニットは、回転可能に取り付けられたロータ28を有しており、周囲に半径方向の凹部が設けられていて、この凹部内に半径方向に移動可能な羽根30が案内されている。ロータ28から半径方向に突出する羽根30の端部分は、偏心距離eだけロータ28からオフセットしたカムリング32に支持されている。図4および図5の図示によると、カムリング32は、羽根30を有するロータ28の周りに達している。2つの隣接する羽根30と、カムリング32とロータ28との互いに向かい合う周壁は、一方において弁板36によって、他方において前板(図示せず)によって、前側に定められたディスプレーサチャンバ34を形成している。弁板36は、先に説明された実施形態と同じように、それぞれ、タンクポートT、作業ポートAおよび供給ポートPと協働された3つの腎臓形制御部16、17および18を有している。従って、これらの腎臓形制御部を用いることによって、上述のディスプレーサチャンバ34を、部品の相対的な位置に依存する供給ポート、作業ポートまたはタンクポートと接続することが可能になる。
【0036】
図4および図5に示される実施形態において、羽根30を有するロータ28は、実際に、ディスプレーサ6を有するドラム2に対応しており、カムリング32は、斜板10に対応している。前端側の終端部を構成し、かつ腎臓形制御部16、17、18を有する弁板36は、機能に関しては、図1乃至図3の弁板20と実際に同じである。これらの関連性を用いて、表1に従った変形を羽根セルユニットに移すこともできる。
【0037】
図4および図5に示される実施形態において、腎臓形制御部16、17、18を有する弁板36は、油圧変換器1のハウジング(図示せず)内に固定して取り付けられているが、羽根30を有するロータ28は、回転速度を調節する駆動機構を介して駆動することができる。別の形態として、「ロータ」をハウジング内に固定して取り付けることも可能である。カムリング32は、ロータ28に関連する特定の回転位置における反力に基づいた配向方向を取ることができるように、ハウジング内に取り付けられる。言い換えると、この自由な調整機能は、カムリング32の波打ち運動による調整を実質的に含んでいる。
【0038】
図4は、供給ポートPにおける圧力が、使用装置ポートAにおける圧力とほぼ等しいときに生じる平衡位置を示している。このときに、2つの腎臓形制御部17および18は、羽根30の2つの死点位置を含む対称軸心38に対して対称に配置されている。
【0039】
作業ポートAにおける荷重圧力が、タンクポートTにおける圧力とほぼ同じ場合には、図5に示される平衡位置が従って生じ、この平衡位置において、供給ポートPと接続された腎臓形制御部18は、死点位置を決める対称軸心38に対して対称である。
【0040】
ロータ28が速度制御される駆動機構を介して駆動される場合には、カムリングに作用するトルクの平衡は、上述した実施形態と同じ方法で崩されるので、カムリングは、作業ポートAおよび使用装置ポートPにおける圧力比に基づいた新しい平衡位置に向かう方向に回転される。ロータ28の運動の循環運動に基づいて、カムリング32は、また波打ち運動を行う。供給ポートPと作業ポートAとの間の一定の変圧比において、流量は、ロータ28の回転速度に比例する。上述の実施形態に対応して、代わりに、カムリング32または弁板36を駆動することも可能であり、その場合には、平衡位置に向かう方向に自由に自動調整する部品は、常に、ロータ28か、またはカムリング32のいずれかでなければならない。その他の点については、図4および図5に示される油圧変換器の機能は、図1乃至図3の油圧変換器の機能と一致するものであるので、さらなる説明を省略することができる。
【0041】
圧力変換を定める部品、すなわち、押しのけ部材(ロータ28、ドラム2)、カム要素(カムリング32、斜板10)または制御部材(弁板20、36)のうちの1つを、回転速度制御手段のもとで駆動することができるのに対して、どの部品が駆動されるかによって、押しのけ部材またはカム要素が自由に調整できるように取り付けられるが、他方にて、残りの第3の部品がハウジング内に固定して収容されることが、本発明において極めて重要である。
【0042】
多数のディスプレーサが押しのけ部材内に案内される油圧変換器が開示されている。ディスプレーサの行程は、カム要素の介在によって決められ、圧力媒体の供給および吐出が、少なくとも3つの制御用溝を有する制御部材の介在によって制御される。本発明に従えば、押しのけ部材またはカム要素ないしは制御部材のいずれかを駆動することができるのに対し、いずれの部品が駆動されるかによって、カム要素または押しのけ部材が自由に調整できるように取り付けられ、そして、残りの第3の部品がハウジングと一体に収容されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】
アキシャルピストン設計における本発明の油圧変換器の概略的な縦断面図である。
【図2】
図1のアキシャルピストン設計における本発明の油圧変換器のA−A線矢視方向の概略的な横断面図である。
【図3】
作動を明らかにするために、図1の油圧変換器の展開図を示す。
【図4】
羽根セル機械の形態を有する本発明の油圧変換器の実施形態における2つの異なる作動条件の1つを示す図である。
【図5】
図4の羽根セル機械の形態を有する本発明の油圧変換器の実施形態における2つの異なる作動条件の別の1つを示す図である。
【符号の説明】
1 油圧変換器
2 ドラム
4 シリンダチャンバ
6 ディスプレーサ
10 斜板
12 制御開口部
14 前端面
16 腎臓形制御部
17 腎臓形制御部
18 腎臓形制御部
20 弁板
22 駆動機構
28 ロータ
30 羽根
32 カムリング
34 ディスプレーサチャンバ
36 弁板
38 回転軸
本発明は、特許請求の範囲の請求項1の前文に従った油圧変換器に関するものである。
【0002】
油圧変換器は、静水圧モータおよびポンプの流体継手を介して、エネルギー流(Q1×p1)がエネルギー流(Q2×p2)に変換されるユニットである。処理工程において、ポンプに接続された使用装置を駆動するために必要とされるエネルギーの量だけが、既存の圧力供給装置から引き出される。このような油圧変換器は、ラジアルピストンエンジンまたはアキシャルピストンエンジンとして設計することができる。
【0003】
米国特許第3,188,963号は、回転可能なシリンダ内に案内されるディスプレーサが固定の斜板に支持されている斜板式モータの形態を有する油圧変換器を開示している。斜板の角度によって、ディスプレーサのピストン行程が決められる。圧力媒体の供給と吐出が、4つの腎臓形制御部を有する制御ディスクを用いて行われており、そこで、それぞれの組の腎臓形制御部がモータおよびポンプと協働されている。
【0004】
米国特許第3,079,864号には、羽根セル構成の油圧変換器が開示されている。この解決法においては、半径方向に並進運動可能な多数のディスプレーサがロータ内に取り付けられ、カムリングに対して押され付勢されている。圧力媒体の供給および吐出は、上記の解決法と同様に、前端側に配置された制御ディスクを用いて行われている。
【0005】
国際公開97/31185号および参考文献、Siegfried Rotthauser、Peter Achten著「Ein neuer alter Bekannter−der Hydrotransformator」、O+P「Olhydraulik und Pneumatik」42(1998年)NO.6、P.374以下の参照から、変圧比、すなわち供給圧力と使用装置の荷重圧力との間の比が変動可能である、いわゆるINNAS油圧変換器が周知である。この目的のために、制御ディスクには3つの腎臓形制御部が設けられており、制御ディスクのディスプレーサの死点位置までの相対的位置が、アキシャルピストン機械の斜板に対して制御ディスクを回転させることによって変更可能である。制御ディスクを調整することによって、斜板を横切るトルクの平衡が変化される。油圧変換器を停止させるためには、斜板に作用するトルクの合計がゼロになるニュートラル位置に、制御ディスクが入れられなければならない。所定の変圧比のために必要な制御ディスクの回転位置を精密に調整するための調節は、比較的に複雑である。
【0006】
このような背景の前に、本発明は、変圧比の容易な調整が可能な油圧変換器を提供するという目的に基づいている。
【0007】
この目的は、特許請求の範囲の請求項1の特徴を有する油圧変換器によって達成される。
【0008】
本発明によれば、油圧変換器には、ディスプレーサを収容する押しのけ部材と、行程の方向にディスプレーサに作用するカム要素と、タンクポート、作業ポートおよび供給ポートへの圧力媒体の供給を制御する制御部材とが設けられており、これらの要素の1つが、駆動機構によって回転駆動することが可能である。いずれの部品が駆動されるかによって、押しのけ部材またはカム要素は、反力の結果として自由に自動調整できるように、油圧変換器のハウジング内に取り付けられる。それぞれの第3の部品、すなわち駆動されていない部品または自由に調整可能な部品が、ハウジング内に固定して取り付けられる。
【0009】
1つの部品が駆動される結果として、変圧比が、駆動機構の回転速度によって実質的に決められるので、使用装置における調整可能な圧力が、従って、駆動される部品の回転速度および利用可能な供給圧力の関数になる。駆動機構が作動しなくなると、第2の部品の自由な可動性のために、油圧変換器は、供給圧力および荷重圧力に依存していて、トルクが作用していない平衡位置を直ちに取るものであり、さらにまた、油圧変換器は、INNAS油圧変換器において必要とされるような複雑なフィードバック制御手段なしに、自動的に回復される。
【0010】
本発明に従った解決方法は、駆動機構の回転速度に基づく極めて容易な変圧比の調整を可能にするものであり、そこで、駆動機構が作動しなくなるや否や直ちに、平衡位置が自動的に取られるので、従来の解決方法と比較して作動の安全性が実質的に高められる。
【0011】
駆動機構の回転速度制御手段のおかげで、種々な変圧比が、極めて簡単な方法で、調整することができる。定圧比においては、油圧変換器の流量は、設定回転速度に比例する。
【0012】
本発明に従った基本的な概念が、アキシャルおよびラジアル設計両方の油圧変換器において実現することができる。
【0013】
必要条件によって、駆動部品、固定部品および自動調整部品は、以下の好ましい変形において実現することができる。
【0014】
特に有利な実施形態においては、ディスプレーサを受ける押しのけ部材が、ハウジング内に固定して取り付けられるのに対して、制御部材は、駆動機構によって駆動することができ、そして、カム部材は、ハウジング内に回転可能に取り付けられる。固定の押しのけ部材のために、関連したロータと共にディスプレーサが加速されなければならない従来の解決方法と比較して、加速されることになる質量が実質的に減少されるので、最小限の損失において、変圧比をより精密に、かつ迅速に調整することが可能になる。
【0015】
第2の変形においては、制御部材が固定して取り付けられて、押しのけ部材が回転可能にハウジング内に取り付けられるのに対して、ディスプレーサに作用するカム部材は、駆動される。
【0016】
第3の別の形態においては、押しのけ部材が駆動されるのに対して、制御部材が固定して取り付けられて、カム要素がハウジング内に回転可能に取り付けられる。
【0017】
特に好ましい実施形態においては、油圧変換器は、アキシャルピストン設計(斜板)または羽根セル機械として実現される。
【0018】
本発明のさらに別の有利な展開は、特許請求の範囲の残りの従属請求項の主題である。
【0019】
以下に、本発明の好ましい例示的な実施形態が、概略図面を参照することによって一層詳細に説明される。
【0020】
図1乃至図3に、本発明に従った油圧変換器1の第1の実施形態が、アキシャルピストンの設計において実現されて示される。図1は、油圧変換器1における著しく簡略化された縦方向断面を示しており、この油圧変換器1は、部分円に沿ってドラム2内に形成された軸方向に延びる多数のシリンダチャンバ4を有している。図示の実施形態においては、合計で18個のシリンダチャンバ4がドラム2内に形成されている。各々のシリンダチャンバ4には、ピストン形状のディスプレーサ6が案内されており、これらディスプレーサ6のピストン下部が、直接に、または摺動ブロックを介して、のいずれかによって、斜板10の傾斜面8上に支持されている。シリンダチャンバ4は、制御開口部12を介して、斜板10と反対側を向いているドラム2の前端面14に開口している。
【0021】
全体で18個の制御開口部12に、前端面14に水密に取り付けられた制御ディスク20の3つの腎臓形制御部16、17、18が協働されている。これら3つの腎臓形制御部16、17、18は、それぞれ、図2に示されるタンクポートT、作業ポートAおよび供給ポートPと接続されている。
【0022】
本発明に従えば、部品を回転させることができる別個の駆動機構が、斜板10、ドラム2または弁板20のいずれかに協働されている。どの部品が駆動されるかによって、ドラム2または斜板10のいずれかが、自由に調整できるように油圧変換器1のハウジング(図示せず)内に取り付けられるが、各々の第3の部品はハウジング内に固定して取り付けられる。
【0023】
図1に示される実施形態において、回転速度制御手段を有する弁板20自体の駆動機構22を介して、弁板20を駆動させることができるものと考えられる。この実施形態においては、ドラム2は、ハウジングと一体的に回転するように取り付けられる。すなわち、「ドラム」という表現は、必ずしもこの部品をハウジング内に回転可能に取り付けることを決めているものではない。この実施形態において、斜板10は、ディスプレーサ6により傾斜面8に伝えられるトルクによって生じる回転位置を有するようにハウジング内に回転可能に取り付けられている。
【0024】
このトルクは、ディスプレーサ6が配置される部分円の半径と、供給ポート(高圧)と作業ポート(荷重圧力)に作用する圧力とによって決まる。定圧比において、流量は、駆動機構22の駆動制御手段を介して調整することができる弁板20の回転速度に比例する。
【0025】
駆動機構22が作動しなくなると、斜板10は、この斜板10に作用するトルクの合計がゼロとなる平衡位置を自動的に取り、これによって、油圧変換器は、例えば、停電の場合には、ゼロに戻され、このために、作業ポートへの圧力媒体の供給が行われなくなる。これは、本発明に従った油圧変換器の重要な安全性の利点である。
【0026】
ディスプレーサ6を含む比較的重いドラム2が、説明されている実施形態においては、回転しないために、従来の解決方法と比較すると、移動質量が相対的に少ないので、より高い回転速度レベルを調整することができる。
【0027】
同じ駆動トルクにおいて、油圧変換器は、INNAS油圧変換器よりも一層動的に作動することができる。
【0028】
説明の始めに述べたように、本発明は、固定のドラム2および自由に調整可能な斜板10を有する駆動される弁板20に全く制限されるものではなく、原則的には、他の2つ部品、すなわち斜板10またはドラム2が、駆動機構22によって駆動されるようにできるし、また、他の2つの部品が、表1の構成において、ハウジング内に固定されるか、または回転できるように配置される。
【0029】
【表1】
【0030】
表1によると、弁板が自由に回転可能である1つの組合せ、または斜板がハウジング内に固定して取り付けられる1つの組合わせを除いては、如何なる組合わせも、それに応じて実現することができる。ここで、「斜板」という用語は、回転斜板または曲げ軸を有するアキシャルピストン構成も含んでいる。
【0031】
図3は、図1に示される油圧変換器1の概略的な展開図を示しており、単一の部品の相互関係が良好に理解できるもので、弁板20が360°まで完全に回転する間の単一の部品の相対的な配置が示されている。傾斜面8によって決められるようなディスプレーサ6の押上げ運動を定めるカムディスクは、制御ディスク20の角位置およびポートP、AおよびTにおいて作用する圧力の関数としてのトルクの平衡が崩された結果として自動的に調整される。ドラム2は、弁板20および斜板10に対して固定されている。
【0032】
駆動機構22が作動されないとき、すなわち弁板20が固定されている間、カムディスクとして作用する傾斜面8を有する斜板10は、この斜板10に作用するトルクがゼロとなるように斜板10に作用するトルクの結果として自動調整を行う。図3に示される平衡位置は、供給ポートおよび作業ポート(荷重圧力)がほとんど同じ圧力になっているときに生じる。作業ポートAにおける荷重圧力が極く僅かである場合には、斜板10は、腎臓形制御部18を介して高圧に曝されるディスプレーサ6が、傾斜面8によって形成されるカムディスクの谷の中に配置されるまで、図3による位置から左方に移動する。
【0033】
制御ディスク20が矢印の方向に駆動されるときに、供給ポートPと作動的に接続されたディスプレーサチャンバ6は、圧力供給を連続的に受けるので、斜板10は、水平方向に作用する圧縮力の分力FHに基づいて左方に動かされる。
【0034】
上述の実施形態において、油圧変換器は、アキシャルピストン設計において実現される。しかしながら、本発明は、アキシャルピストン機械に限定されるものではなく、例えば、ラジアルピストン機械や、サイクロイド歯車、羽根セル機械などのような他の押しのけ原理にも適用することができるものである。
【0035】
図4および図5は、羽根セル設計において実現された油圧変換器1の第2の実施形態の、著しく簡略化された断面図を示している。同様な羽根セルユニットは、回転可能に取り付けられたロータ28を有しており、周囲に半径方向の凹部が設けられていて、この凹部内に半径方向に移動可能な羽根30が案内されている。ロータ28から半径方向に突出する羽根30の端部分は、偏心距離eだけロータ28からオフセットしたカムリング32に支持されている。図4および図5の図示によると、カムリング32は、羽根30を有するロータ28の周りに達している。2つの隣接する羽根30と、カムリング32とロータ28との互いに向かい合う周壁は、一方において弁板36によって、他方において前板(図示せず)によって、前側に定められたディスプレーサチャンバ34を形成している。弁板36は、先に説明された実施形態と同じように、それぞれ、タンクポートT、作業ポートAおよび供給ポートPと協働された3つの腎臓形制御部16、17および18を有している。従って、これらの腎臓形制御部を用いることによって、上述のディスプレーサチャンバ34を、部品の相対的な位置に依存する供給ポート、作業ポートまたはタンクポートと接続することが可能になる。
【0036】
図4および図5に示される実施形態において、羽根30を有するロータ28は、実際に、ディスプレーサ6を有するドラム2に対応しており、カムリング32は、斜板10に対応している。前端側の終端部を構成し、かつ腎臓形制御部16、17、18を有する弁板36は、機能に関しては、図1乃至図3の弁板20と実際に同じである。これらの関連性を用いて、表1に従った変形を羽根セルユニットに移すこともできる。
【0037】
図4および図5に示される実施形態において、腎臓形制御部16、17、18を有する弁板36は、油圧変換器1のハウジング(図示せず)内に固定して取り付けられているが、羽根30を有するロータ28は、回転速度を調節する駆動機構を介して駆動することができる。別の形態として、「ロータ」をハウジング内に固定して取り付けることも可能である。カムリング32は、ロータ28に関連する特定の回転位置における反力に基づいた配向方向を取ることができるように、ハウジング内に取り付けられる。言い換えると、この自由な調整機能は、カムリング32の波打ち運動による調整を実質的に含んでいる。
【0038】
図4は、供給ポートPにおける圧力が、使用装置ポートAにおける圧力とほぼ等しいときに生じる平衡位置を示している。このときに、2つの腎臓形制御部17および18は、羽根30の2つの死点位置を含む対称軸心38に対して対称に配置されている。
【0039】
作業ポートAにおける荷重圧力が、タンクポートTにおける圧力とほぼ同じ場合には、図5に示される平衡位置が従って生じ、この平衡位置において、供給ポートPと接続された腎臓形制御部18は、死点位置を決める対称軸心38に対して対称である。
【0040】
ロータ28が速度制御される駆動機構を介して駆動される場合には、カムリングに作用するトルクの平衡は、上述した実施形態と同じ方法で崩されるので、カムリングは、作業ポートAおよび使用装置ポートPにおける圧力比に基づいた新しい平衡位置に向かう方向に回転される。ロータ28の運動の循環運動に基づいて、カムリング32は、また波打ち運動を行う。供給ポートPと作業ポートAとの間の一定の変圧比において、流量は、ロータ28の回転速度に比例する。上述の実施形態に対応して、代わりに、カムリング32または弁板36を駆動することも可能であり、その場合には、平衡位置に向かう方向に自由に自動調整する部品は、常に、ロータ28か、またはカムリング32のいずれかでなければならない。その他の点については、図4および図5に示される油圧変換器の機能は、図1乃至図3の油圧変換器の機能と一致するものであるので、さらなる説明を省略することができる。
【0041】
圧力変換を定める部品、すなわち、押しのけ部材(ロータ28、ドラム2)、カム要素(カムリング32、斜板10)または制御部材(弁板20、36)のうちの1つを、回転速度制御手段のもとで駆動することができるのに対して、どの部品が駆動されるかによって、押しのけ部材またはカム要素が自由に調整できるように取り付けられるが、他方にて、残りの第3の部品がハウジング内に固定して収容されることが、本発明において極めて重要である。
【0042】
多数のディスプレーサが押しのけ部材内に案内される油圧変換器が開示されている。ディスプレーサの行程は、カム要素の介在によって決められ、圧力媒体の供給および吐出が、少なくとも3つの制御用溝を有する制御部材の介在によって制御される。本発明に従えば、押しのけ部材またはカム要素ないしは制御部材のいずれかを駆動することができるのに対し、いずれの部品が駆動されるかによって、カム要素または押しのけ部材が自由に調整できるように取り付けられ、そして、残りの第3の部品がハウジングと一体に収容されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】
アキシャルピストン設計における本発明の油圧変換器の概略的な縦断面図である。
【図2】
図1のアキシャルピストン設計における本発明の油圧変換器のA−A線矢視方向の概略的な横断面図である。
【図3】
作動を明らかにするために、図1の油圧変換器の展開図を示す。
【図4】
羽根セル機械の形態を有する本発明の油圧変換器の実施形態における2つの異なる作動条件の1つを示す図である。
【図5】
図4の羽根セル機械の形態を有する本発明の油圧変換器の実施形態における2つの異なる作動条件の別の1つを示す図である。
【符号の説明】
1 油圧変換器
2 ドラム
4 シリンダチャンバ
6 ディスプレーサ
10 斜板
12 制御開口部
14 前端面
16 腎臓形制御部
17 腎臓形制御部
18 腎臓形制御部
20 弁板
22 駆動機構
28 ロータ
30 羽根
32 カムリング
34 ディスプレーサチャンバ
36 弁板
38 回転軸
Claims (7)
- ダイ圧力媒体の供給および吐出が、それぞれ作業ポート(A)、供給ポート(P)およびタンクポート(T)と接続される少なくとも3つの腎臓形制御部(16、17、18)を有する制御部材(20、36)を用いて制御可能であり、押しのけ部材(2、28)内に案内されて、可変のディスプレーサ容積を定め、かつカム要素(10、32)に支持された多数のディスプレーサ(6、30)を有する油圧変換器において、
押しのけ部材(2、28)、カム要素(10、32)および制御部材(20、36)の部品のうち、1つは、駆動機構(22)を用いて回転可能に駆動することができるのに対し、前記制御部材(20、36)を除いた第2の部品は、反力の結果として回転可能であり、そして、前記カム部材(2、28)を除いた第3の部品は、前記油圧変換器(1)のハウジング内に固定して取り付けられることを特徴とする油圧変換器。 - 前記押しのけ部材(2、28)が固定して取り付けられて、前記カム部材(10、32)が回転可能に取り付けられ、そして、前記制御部材(20、36)が駆動されることを特徴とする請求項1に記載の油圧変換器。
- 前記制御部材(20、36)が固定して取り付けられて、前記押しのけ部材(2、28)が回転可能に取り付けられ、そして、前記カム部材(10、32)が駆動されることを特徴とする請求項1に記載の油圧変換器。
- 前記制御部材(20、36)が固定して取り付けられて、前記カム部材(10、32)が回転可能に取り付けられ、そして、前記押しのけ部材(2、28)が駆動されることを特徴とする請求項1に記載の油圧変換器。
- 回転速度制御手段が、前記駆動機構(22)に協働されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の油圧変換器。
- アキシャルピストンの設計において実現されて、前記制御部材が弁板(20)であり、前記カム要素が斜板または回転斜板(10)であって、そして、前記押しのけ部材がディスプレーサ(6)を有するドラム(2)であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の油圧変換器。
- 羽根セルユニットの形状を有していて、前記制御部材が弁板(36)であり、前記押しのけ部材が半径方向に案内される羽根(30)を有するロータ(28)であって、そして、前記カム要素がカムリング(32)であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の油圧変換器。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10034238A DE10034238A1 (de) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | Hydrotransformator |
PCT/DE2001/002387 WO2002006669A1 (de) | 2000-07-13 | 2001-06-28 | Hydrotransformator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004504535A true JP2004504535A (ja) | 2004-02-12 |
Family
ID=7648898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002512540A Pending JP2004504535A (ja) | 2000-07-13 | 2001-06-28 | 油圧変換器 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6887045B2 (ja) |
EP (1) | EP1299644B1 (ja) |
JP (1) | JP2004504535A (ja) |
DE (2) | DE10034238A1 (ja) |
WO (1) | WO2002006669A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10216951A1 (de) * | 2002-04-17 | 2003-11-06 | Bosch Rexroth Ag | Hydrotransformator |
NO329688B1 (no) * | 2006-06-01 | 2010-11-29 | Nat Oilwell Norway As | Anordning ved heisesystem |
US7775040B2 (en) * | 2006-11-08 | 2010-08-17 | Caterpillar Inc | Bidirectional hydraulic transformer |
US7966924B1 (en) | 2008-09-11 | 2011-06-28 | Sauer-Danfoss Inc. | Non-linear feedback in a dual yoke hydromodule |
US20100107866A1 (en) * | 2008-11-04 | 2010-05-06 | Caterpillar Inc. | Three speed floating cup hydraulic motor |
WO2012171519A2 (de) * | 2011-06-14 | 2012-12-20 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Hydrotransformator |
KR20140064830A (ko) | 2011-08-12 | 2014-05-28 | 이턴 코포레이션 | 관성에너지를 재생하기 위한 방법 및 장치 |
CN103732835B (zh) | 2011-08-12 | 2017-09-12 | 伊顿公司 | 用于回收能量和平衡液压***负载的***和方法 |
KR102126360B1 (ko) | 2012-12-19 | 2020-06-24 | 이턴 코포레이션 | 유압 시스템용 제어 시스템 및 에너지를 회수하고 유압 시스템 부하를 평준화하는 방법 |
US20160252080A1 (en) * | 2013-12-18 | 2016-09-01 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Variable displacement pump |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3079864A (en) * | 1963-03-05 | Pressure intensifier | ||
US3126835A (en) * | 1964-03-31 | Fluid pump | ||
US3188963A (en) * | 1962-06-04 | 1965-06-15 | Bendix Corp | Fluid intensifier |
US3627451A (en) * | 1970-04-01 | 1971-12-14 | Abex Corp | Hydraulic transformer |
GB1470956A (en) | 1974-07-04 | 1977-04-21 | Harbridge J | Fluid pressure transformer |
GB1548095A (en) * | 1976-05-10 | 1979-07-04 | Bryce J M | Apparatus and method for attaching a wire to a supporting post |
US4787828A (en) * | 1987-03-23 | 1988-11-29 | Vickers, Incorporated | Power transmission |
DE3913414A1 (de) * | 1989-04-24 | 1990-10-25 | Walter Schopf | Mehrkreis-regelpumpe |
US5230274A (en) * | 1992-02-11 | 1993-07-27 | Vickers Incorporated | Variable displacement hydraulic pump with quiet timing |
DE4209840A1 (de) * | 1992-03-26 | 1993-09-30 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Flügelzellenpumpe |
JP3505233B2 (ja) * | 1994-09-06 | 2004-03-08 | サンデン株式会社 | 圧縮機 |
NL1002430C2 (nl) * | 1996-02-23 | 1997-08-26 | Innas Free Piston Ifp Bv | Inrichting voor het opwekken, gebruiken of transformeren van hydraulische energie. |
DE69909594T2 (de) | 1998-02-10 | 2004-05-13 | Innas Free Piston B.V. | Von hydromotoren getriebene vorrichtung und hydraulischer umwandler für diese vorrichtung |
US5878649A (en) * | 1998-04-07 | 1999-03-09 | Caterpillar Inc. | Controlled porting for a pressure transformer |
GB9811378D0 (en) | 1998-05-27 | 1998-07-22 | Apax Vehicle Developments Inc | Hydraulic pressure ratio transducer |
JP2000170870A (ja) * | 1998-12-04 | 2000-06-23 | Toyota Autom Loom Works Ltd | 動力伝達機構 |
-
2000
- 2000-07-13 DE DE10034238A patent/DE10034238A1/de not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-06-28 US US10/332,873 patent/US6887045B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-06-28 EP EP01953814A patent/EP1299644B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-06-28 DE DE50105252T patent/DE50105252D1/de not_active Expired - Fee Related
- 2001-06-28 WO PCT/DE2001/002387 patent/WO2002006669A1/de active IP Right Grant
- 2001-06-28 JP JP2002512540A patent/JP2004504535A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20030113212A1 (en) | 2003-06-19 |
US6887045B2 (en) | 2005-05-03 |
EP1299644A1 (de) | 2003-04-09 |
WO2002006669A1 (de) | 2002-01-24 |
DE50105252D1 (de) | 2005-03-10 |
EP1299644B1 (de) | 2005-02-02 |
DE10034238A1 (de) | 2002-01-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4082732B2 (ja) | 油圧変換装置 | |
EP0691474B2 (en) | Axial piston pump | |
US4578948A (en) | Reversible flow vane pump with improved porting | |
JP4035193B2 (ja) | アキシャルピストン機械 | |
GB2073323A (en) | Hydraulic machines | |
JP2004504535A (ja) | 油圧変換器 | |
US4026195A (en) | Axial piston machine of adjustable stroke | |
JP2008231924A (ja) | 対向式斜板型ピストンポンプ・モータ | |
JP6114089B2 (ja) | 対向式斜板型ピストンポンプ・モータ | |
JP2002502937A (ja) | ハイドロモータにより援助される活動を遂行するための装置及びこのような装置に使用されるハイドロリックトランスフォーマ | |
US6497558B1 (en) | Hydraulic pressure transformer | |
EP0234631B1 (en) | Hydromotor | |
JP2920772B2 (ja) | 静油圧式無段変速機 | |
US20100107866A1 (en) | Three speed floating cup hydraulic motor | |
US5094146A (en) | Axial piston type motor | |
US20050166751A1 (en) | Hydro transformer | |
JP3091750B1 (ja) | 油圧ポンプ | |
US20050069447A1 (en) | Variable volume flow internal gear pump | |
US3805675A (en) | Independent variable multiflow high pressure pump | |
JP2709933B2 (ja) | 静油圧式無段変速機 | |
RU2227228C2 (ru) | Регулируемый пластинчатый насос | |
JPH09280161A (ja) | 可変容量形ピストンポンプ | |
JPS63203959A (ja) | 斜板式油圧装置の作動油分配装置 | |
US4800800A (en) | Fluid pressure translating device | |
JPH0688567A (ja) | 油圧流量同調装置 |