JP3801641B2 - 枢動クレードルの横方向調節手段および回転調節手段を備えたアキシャルピストン機械 - Google Patents

Description

本発明は、請求の範囲第１項の前提部分に記載の、スキュープレート（skew plate）構造をもつアキシャルピストン機械に関する。
この種の構造のアキシャルピストン機械はドイツ国登録特許DE-PS 39 15 904から知られている。スキュープレートは枢着形クレードルとして構成されており、ピストンはクレードルの摺動面上に支持されている。クレードルの枢動角を変えるための調節装置が設けられており、該調節装置は、カップリング装置を介してクレードルと係合する。この種のアキシャルピストン機械は、アキシャルピストンポンプとしても、アキシャルピストンモータとしても使用できる。
上記ドイツ国登録特許DE-PS 39 15 904には、流体的に（すなわち、油圧で）作動されかつ並進運動するピストンを介して行なうクレードルの調節手段が開示されている。ピストンは、ピストンによりピストンストロークの方向に変位される摺動要素を介してクレードルに連結されている。これにより、摺動要素は、支持ピンを介してクレードルに枢着され、かつピストンに形成された溝内に係合する。しかしながら、回転運動によるクレードルの枢動の方がより有効である用途が存在する。しかしながら、回転調節運動を行なう調節装置へのクレードルの連結は、異なる構造のカップリング装置を必要とする。
本発明の目的は、直線調節移動手段、すなわち並進調節運動手段（translational adjustment movement）および回転調節運動手段（rotational adjustment movement）の両者に連結できるカップリング装置を提供することにある。
上記目的は、請求の範囲第１項の前提部分に記載の特徴と組み合わされる特徴部分に記載の特徴により達成される。
本発明は、カップリング装置の対応する構造形態により、枢軸線に対して偏心的にオフセットしたボルト要素により、並進調節運動を生じさせる摺動要素への連結と、回転調節運動を生じさせる偏心要素への連結との両方が可能になるという概念に基づくものである。ボルト要素には溝を設け、該溝内に偏心要素が係合できるように構成するのが好ましい。
請求の範囲第２項〜第８項は、本発明の優れた特徴に関するものである。
請求の範囲第２項に関しては、ボルト要素は、円筒状に形成し、その外周部（outer diameter）を摺動要素の対応ボア内に枢着して固定するのが好ましい。
また、請求の範囲第３項によれば、偏心要素は、回転軸の回転軸線に対して垂直に延びるピンとして、特に簡単な態様で形成できる。
請求の範囲第４項によれば、クレードルの取付けについては、ドイツ国登録特許DE-PS 39 15 904またはドイツ国公告特許DE-AS 25 21 312に開示された原理のように、ケージ内で案内されるローラベアリング要素を設けることができる。ケージおよび該ケージ内で案内されるローラベアリング要素の変位を防止するため、追従装置（follow-up device）を設けることができる。請求の範囲第５項〜第８項によれば、追従装置は、ボルト要素の領域内に取り付けられるガイド要素で構成できる。この目的のため、ボルト要素には対応する凹部を設けることができ、該凹部は、請求の範囲第６項によれば、ボルトの外周部に形成されるアンダーカットであって、クレードルの与えられた枢動角の範囲内でガイド要素の自由枢動を可能にするアンダーカットが好ましい。
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
第１Ａ図は、横方向調節手段を備えた本発明の例示実施例の断面図である。
第１Ｂ図は、第１Ａ図のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、クレードルが中立位置にあるところを示すものである。
第１Ｃ図は、第１Ａ図のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、クレードルが枢動された状態を示すものである。
第２Ａ図は、回転調節手段を備えた本発明の例示実施例の断面図である。
第２Ｂ図は、第２Ａ図のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、クレードルが中立位置にあるところを示すものである。
第２Ｃ図は、第２Ａ図のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、クレードルが枢動された状態を示すものである。
第３図は、本発明によるカップリング装置を備えたクレードルを示す斜視図である。
第４図は、本発明を使用できるアキシャルピストン機械の軸線方向断面図である。
最初に第４図を参照して、本発明を使用するアキシャルピストン機械の基本的構造について簡単に説明する。
第４図は、スキュープレート構造を備えたアキシャルピストン機械の軸線方向断面図である。このアキシャルピストン機械は、アキシャルピストンポンプとしても、アキシャルピストンモータとしても作動できる。シリンダドラム４には、ベアリング装置２、３に回転可能に取り付けられた駆動軸１が連結されており、シリンダドラム４と駆動軸１とが一緒に回転できるようになっている。シリンダドラム４には、半径方向に均一に分配されて、シリンダボア５が形成されている。制御板６の対応する制御開口を通って、圧力媒体の流入および流出が行なわれる。シリンダボア５内にはピストン７、８が移動可能に配置されており、該ピストン７、８は、摺動子（slippers）９、１０を介して、スキュープレートとして機能するクレードル１２の摺動面１１上に当接している。
クレードル１２は実質的に円筒体の一部（segment）の形状に形成されており、その凸状外面１３は、ローラベアリング要素１４を介して、支持ブロック１６の凹状外面１５上に当接している。ローラベアリング要素１４は、その一部がケージ１７内に取り付けられており、このため、各ローラベアリング要素１４間の間隔が常に不変に維持されるようになっている。追従装置（該追従装置については後述するが、第１図〜第３図に示されている）により、ケージ１７とローラベアリング要素１４とが、クレードル１２の枢動の結果として、クレードル１２と支持ブロック１６との間のギャップ１８から徐々に横方向に押し出されることはない。横方向調節手段および回転調節手段の両者によりクレードル１２の調節ができるようにするため、クレードル１２の両円弧状（circular segment shaped）外面１９のうちの一方の円弧状外面１９には、本発明によるカップリング装置２０が設けられている。この点については、第１Ａ図〜第１Ｃ図および第２Ａ図〜第２Ｃ図に関連して以下に詳細に説明する。
第１Ａ図は、並進調節運動の形態をなす横方向調節を遂行する調節装置への連結の場合における、本発明によるアキシャルピストン機械の、クレードル１２の領域における断面図である。
第１Ａ図から、ピストン７は、摺動子９を介してクレードル１２の摺動面１１上に支持されていることが理解されよう。クレードル１２の設定角を調節するため、シリンダ（図示せず）内で移動可能に案内されかつ流体的に調節されるピストン３０が設けられている。クレードル１２がこの外部に位置する枢軸線３３の回りで枢動できるように、クレードル１２内へのピストン３０の並進運動を生じさせるため、本発明によるカップリング装置２０が設けられている。本発明にとって重要なことは、カップリング装置２０が、同じ構造的概念をもって、クレードル１２の調節を行なう回転運動を生じさせることにも使用できることであり、この点については、第２Ａ図〜第２Ｃ図に関連してより詳細に説明する。カップリング装置２０は、クレードル１２の上面の一部として形成されまたは上面に取り付けられたボルト要素３４を有し、該ボルト要素３４は、第１Ａ図〜第１Ｃ図に示す例示実施例では、実質的に円筒状の外形を有している。ボルト要素３４の外周部は、摺動要素３２の凹部３５（例示実施例では、丸ボアとして形成されている）内に係合し、これにより、摺動要素３２は、ボルト要素３４と凹部３５との協働によりクレードル１２に枢着される。これにより、ボルト要素３４は、クレードル１２の枢軸線３３に対して偏心的にオフセットされる。
摺動要素３２はその一部がピストン３０の溝３１内に押し込まれ、かつピストン３０によりその並進運動方向（この方向は、図面の紙面に対して垂直である）に沿って支持される。摺動要素３２は、クランクの態様でボルト要素３４と協働しかつクレードル１２が意図した枢動を行なうように、ピストン３０の並進運動をクレードル１２に伝達する。これにより、前述のように、クレードル１２は、ケージ１７により一体に保持されたローラベアリング要素１４を介して取り付けられる。
第１Ａ図のＡ−Ａ線に沿う断面図である第１Ｂ図から良く分かるように、ローラベアリング要素１４とケージ１７とを一体に固定するため、追従装置３６が設けられており、該追従装置３６は、ハウジングの側面上でベアリング要素３７に枢着されている。追従装置３６はバー状に形成されたガイド要素３８を有し、該ガイド要素３８も、ケージ１７上のスリーブ状ベアリング要素３９に同様に枢着されている。
これにより、バー状ガイド要素３８は、ベアリング３７、３９の両ベアリング内で、その長手方向に自由に移動できる。ガイド要素３８を受け入れるため、ボルト要素３４は、ローラベアリング要素１４を向いた凹部４０を有している。凹部４０の領域において、クレードル１２にはボア４１が設けられており、該ボア４１内には、バー状ガイド要素３８（例示実施例では９０°に曲げられている）の端部が枢着されている。
第１Ｃ図は、クレードル１２が枢動された状態にあるところを示す第１Ｂ図に対応する断面図である。この態様では、ガイド要素３８をカップリング装置２０に一体化でき、これにより、第１Ｃ図から理解されようが、凹部４０の開口は、ガイド要素３８がクレードル１２の全枢動角範囲に亘って自由に移動できるように選択すべきである。
第２Ａ図〜第２Ｃ図は、第１Ａ図〜第１Ｃ図に対応する断面図であるが、回転調節手段に連結されたものである。この態様では、調節装置（図示せず）は、回転軸５０を介して回転調節運動を行なう。
第１Ａ図〜第１Ｃ図に関連して前述した部品には対応する参照番号が使用されており、従って、以下の説明においてはこれらの部品の説明は省略する。
調節装置（図示せず）は、回転軸５０を介して、回転軸５０に形成されたピン５１にトルクを発生させる。ピン５１は回転軸５０から半径方向に延びており、ボルト要素３４に形成された対応溝５２内に係合する（これは、第２Ｂ図および第２Ｃ図から良く理解されよう）。かくして、回転軸５０により発生されたトルクは、ピン５１およびボルト要素３４を介してクレードル１２に伝達され、該クレードル１２は、回転軸５０の回転軸線に一致する枢軸線３３の回りで所望の枢動を行なう。
第２Ｂ図は第２Ａ図のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、本発明によるカップリング装置２０の形状が明瞭に示されている。
第２Ｃ図は第２Ｂ図と同様な断面図であるが、クレードル１２が枢動された状態を示すものである。
本発明に従って構成されるカップリング装置の長所は、第１Ａ図〜第１Ｃ図に関連して説明した横方向調節と、第２Ａ図〜第２Ｃ図に関連して説明した回転調節との両方に適用できることにある。これにより、均一構造のボルト要素３４を備えた均一構造のクレードル１２を、横方向調節が行なわれるアキシャルピストン機械および回転調節が行なわれるアキシャルピストン機械の両方に使用できる点で、非常に大きなフレキシビリティが達成される。また、大量生産が可能であるため、製造コストを低減できる。更に、いずれのバージョンについても、ハウジングの内部輪郭を小さく維持できる。
本発明を一層明瞭にするため、第３図は、クレードル１２に形成されたボルト要素３４と、摺動要素３２および回転軸５０に連結されたピン５１の両者との協働を斜視図で示す。組立ては、対応する矢印により明らかであろう。また、バー状ガイド要素３８のベアリングを受け入れる凹部４０も分かるであろう。クレードル１２を取り付けるため、ケージ１７内で案内されるローラベアリング要素１４が、凸状面１３の上下両端部に設けられている。
本発明は、図示しかつ説明した例示実施例に限定されるものではないことは明らかである。より詳しくは、ベアリングとして流体（油圧）ベアリングを使用することもでき、一方で回転軸５０とボルト要素３４との間の連結と、他方でピストン３０とボルト要素３４との間の連結とを異なる構成態様で行なうことができる。また、調節装置をクレードル１２の各側に選択的に配置できるようにするため、ボルト要素３４をクレードル１２の両側に設けることもできる。これにより、フレキシビリティが更に向上する。

Claims (8)

1. スキュープレート構造をもつアキシャルピストン機械であって、該アキシャルピストン機械のピストン（７、８）が、枢軸線（３３）の回りで枢動できかつスキュープレートとして機能するクレードル（１２）の摺動面（１１）上に支持され、クレードル（１２）の枢動角が、該クレードル（１２）に連結された調節装置により、カップリング装置（２０）を介して調節され、カップリング装置（２０）が、並進調節運動を行なう調節装置（３０）および回転調節運動を行なう調節装置の両者に連結するように形成されているアキシャルピストン機械において、
   前記カップリング装置（２０）は、枢軸線（３３）に対して偏心的にオフセットしているボルト要素（３４）を有し、該ボルト要素（３４）は、並進調節運動手段に連結すための摺動部材（３２）と協働し、かつ回転調節運動手段に連結するための回転軸（５０）に連結された偏心要素（５１）とも協働し、
   前記並進調節運動手段に連結するため、ボルト要素（３４）が、摺動要素（３２）に設けられた凹部（３５）内に係合し、
   前記回転調節運動手段に連結するため、ボルト要素（３４）は、偏心要素（５１）が係合する溝（５２）を有していることを特徴とするアキシャルピストン機械。
2. 前記ボルト要素（３４）は円筒状に形成されており、かつその外周面が、該外周面に対応する直径をもつ前記摺動要素（３２）の丸ボア（３５）内に係合することにより摺動要素（３２）に枢着されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のアキシャルピストン機械。
3. 前記偏心要素が、回転軸（５０）の回転軸線に対して垂直に延びたピン（５１）として形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載のアキシャルピストン機械。
4. 前記クレードル（１２）を取り付けるためのローラベアリング要素（１４）が設けられており、該ローラベアリング要素（１４）は、クレードル（１２）に対するケージ（１７）の相対位置を固定する追従装置（３６）により、ケージ（１７）内で案内されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載のアキシャルピストン機械。
5. 前記追従装置（３６）は、ボルト要素（３４）の凹部（４０）内で案内されるガイド要素（３８）を有していることを特徴とする請求の範囲第４項に記載のアキシャルピストン機械。
6. 前記凹部（４０）は、ボルト要素（３４）の外周部をアンダーカットしたものでありかつガイド要素（３８）の係合のための開口へのアクセスを可能にすることを特徴とする請求の範囲第５項に記載のアキシャルピストン機械。
7. 前記ボルト要素（３４）の凹部（４０）は、該ボルト要素（３４）の外周部とオーバーラップするボアにより形成されることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のアキシャルピストン機械
8. 前記ガイド要素（３８）は、ボルト要素（３４）の凹部（４０）内に枢着されることを特徴とする請求の範囲第５項〜第７項のいずれかに記載のアキシャルピストン機械。

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