【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、ポンプやモータのような、作動油圧力エネルギー変換装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】流体伝動装置に用いられているポンプ及びモータの一つの形態は、ロータと、該ロータと共に回転可能でありロータに設けられたスロット内においてロータに対して相対的に摺動可能な複数の隔置された半径方向ベーンとからなる。 ロータとベーンはカムの内側輪郭と協動して、ロータの外側周囲とカム輪郭との間に一つ以上のポンプ室を画定し、ベーンはこのポンプ室を通過して、吸い込みポートから吐き出しポートへと流体を運ぶ。 カム及びロータの側面の各々にはチークプレートが組み合わせられており、このプレートを介して流体は回転している部品群へと流れ、又はそこから流れてくる。 カムの輪郭に沿ってチークプレートに設けられる通路及び溝は、ポンプのサイクル又はゾーン、即ち充填（吸い込み）、予圧遷移（吸い込みから圧縮へ）、押し退け（吐き出し）及び減圧（吐き出しから吸い込みへ）
を規定する。 【０００３】これまで認識されてきたところによれば、
ポンプの効率的な作動のためには、ベーンの下側にあるチャンバへとバイアス圧力を印加して、ベーンをカムと接触状態に保つことが不可欠である。 従来は、圧力はベーンの下側へと連続的に、或いは間欠的に印加されていた。 連続的に圧力を印加する構成では、圧力はベーンが低圧ゾーンにある場合でさえも印加されており、その結果カム及びベーンの先端は過剰に摩耗する。 間欠的に圧力を印加する構成では、ベーンが高圧ゾーンにある場合にだけ圧力はベーンへと印加され、ベーンが低圧ゾーンにある場合には、ベーンをカムへ向けて付勢するためには遠心力だけが利用されている。 【０００４】これまでに、付加的な圧力チャンバを各々のベーンに組み合わせることが提案されてきており、また市販の装置も作成されている。 各々のベーンの底部にあるチャンバはベーン下チャンバとして一般に知られており、周期的に変化する圧力を受ける。 付加的なチャンバはベーン内チャンバとして一般に知られており、連続的な高圧を受ける。 代表的な装置は、米国特許第２，９
１９，６１５号、第２，９６７，４８８号、第３，１０
２，４９４号、第３，１０３，８９３号、第３，４２
１，４１３号、第３，４４７，４７７号、第３，６４
５，６５４号、第３，７５２，６０９号、第４，４３
１，３８９号及び第４，５０５，６５４号に示されている。 このような構成においては、ベーンとカムとの接触は常時、ベーン内チャンバ及びこれに対応するベーン下チャンバへの流体圧力によって制御されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このような圧力エネルギー変換装置においては、ロータが設けられているシャフトを回転可能に支持する軸受けから軸方向外側において、ハウジングにシャフトシールを設けることが一般的である。 シャフトシールを交換することが望ましい場合には、ポンプをその設置場所から取り外すことが必要であった。 このことは、油圧ラインの接続を外し、駆動シャフトを取り外すことを必要とする。 【０００６】そこで本発明の課題は、シャフトシールを容易に取り外して交換でき、ポンプの吸い込みが大気圧よりも低い圧力を受けている場合でさえもシャフトシールを与圧可能であり、油圧流体が潤滑剤として良好でない用途においてシャフトの軸受けが油圧流体から保護されるような、油圧エネルギー変換装置を提供することである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、作動油圧力変換装置は、内側輪郭を有するカムリングと、複数のベーンを有するロータと、該ベーンがロータと共に回転可能であり且つロータに設けられたスロット内でベーンの各々の一端を前記内部輪郭に係合させてロータに対して相対的に摺動可能であることを含むカートリッジからなる。 このカートリッジはロータを含み、ロータの周囲とカムの内側輪郭との間に前記ベーンが通過して吸い込みポートから吐き出しポートへと流体を運ぶ一つ以上のポンプ室を画定するよう協動する内側輪郭を有している。 二つの圧力チャンバがベーンの各々について形成され、各々のベーンは各々の圧力チャンバに一つ宛配置される二つの表面を有し、これら二つの表面はそれぞれの圧力チャンバにおける圧力の下にベーンをカムと係合するよう付勢するのに有効なものである。 カートリッジはさらに支持プレート（複数）を含む。 支持プレートの一つはハウジング内に回転可能に設けられ且つロータを支持しているシャフトに係合する環状のシャフトシールを支持し、カートリッジがハウジングから取り外された場合にシャフトシールも同時に取り外されるようになっている。 ハウジングはまた単純圧力リリーフ弁を含み、これは漏れ圧力がポンプの吸い込みへと通過する前にその調節を行うように配置され、シャフトシールに対して作用する圧力は、ポンプ吸い込みにおける圧力が大気圧よりも低くなる可能性の有無に拘らず、確実なシールが行われることを保証する。 【０００８】 【実施例】図１及び図２を参照すると、そこにはハウジング１１と、サブアセンブリ即ちカートリッジ１２からなるロータリ摺動ベーン装置即ちポンプ１０が示されている。 ハウジング１１は本体１１ａとカバー１１ｂとからなる。 カートリッジ１２は支持プレート１４，１５の間に挟み込まれたカムリング１３を含み、これらは全て、支持プレート１４及びカムリング１３を通って支持プレート１５のネジ穴まで延びているボルト１８により相互に固定されている。 カバー１１ｂには供給接続用の吸い込みポート１９が設けられており、これは支持プレート１４及び１５にある一対の流体ポート吸い込み開口２０へと延びている。 カムリング１３に配置された吸い込みポート１３ａは、付加的な通路を提供している。 【０００９】吐き出し接続ポート２２が本体１１ａに設けられており、これは通路２２ａによって支持プレート１５に形成された圧力伝達チャンバ２２ｂへと直接に接続されている。 【００１０】ロータ２５がシャフト２７のスプライン部分２６においてカムリング１３内で回転可能に設けられている。 シャフト２７は、支持プレート１４に設けられた軸受け２８と本体１１ａに設けられたボール軸受け２
９内に、回転可能に設けられている。 【００１１】カムリング１３は内部輪郭を有し、これは実質的に楕円形の形状を有し、ロータ２５及び隣接する支持プレート１４，１５の表面と共に二つの向かい合ったポンプ室を画定している。 ポンプ室の各々は、流体吸い込みゾーン、流体遷移ゾーン及び流体吐き出しゾーンを有している。 流体吸い込みゾーンは、流体開口たる吸い込みポート１９と整合するポンプ室のそれぞれの部分（図示せず）を含んでいる。 流体遷移ゾーンは、支持プレート１４，１５において吐き出し接続ポート２２と直接に接続されている向かい合ったアーチ形状の流体伝達ポート開口とそれぞれ整合しているポンプ室の部分を含む。 流体は吸い込みポート１９の開口及びカムリング１
３の通路を通って吸い込みゾーンへと流れ、また支持プレート１４，１５に設けられて吸い込みポート１９からの流体がカムリング１３の側部へと流れることを許容する通路を介して、カムリング１３に設けられた通路へと流れる。 【００１２】以上に記載してきたポンプ装置は、米国特許第２，９６７，４８８号に開示された周知の構造によるものである。 このタイプの装置においては、ロータに複数の半径方向ベーンスロット３５を設けるのが慣行であり、スロットの各々はその中に摺動可能に設けられたベーン３６を有する。 ベーン３６の外方端部即ちベーン先端は、カムリング１３の内側輪郭と係合する。 カムリング１３の内側輪郭は、吸い込み側の上昇部分、中間の弧状部分及び吐き出し側の下降部分を含み、またもう一つの中間弧状部分を含んでいる。 カムの内側輪郭はその短軸を中心として対称であり、従って上昇、下降及び弧状部分の各々は、内側輪郭におけるもう一方の向かい合った部分において対になっている。 ベーン３６の先端がロータ２５により移動され、ベーンの先端が吐き出し側の下降部分を横断して行くと、ベーン３６は半径方向内方へと動かされる。 隣接するベーン３６の各対の間の間隔は、ポンプ装置の吸い込み及び吐き出しチャンバの間で適切なシールが行われる仕方でもって、ポートの各対の間の距離にわたって広がるように適合されている。 【００１３】各々のベーン３６は、ベーンの内側端部即ち基部から実質的にその中間部分まで延びる矩形の切欠３７を有している。 応答部材３８は、ベーンのこの切欠３７の幅及び厚みと実質的に等しい、側部が平坦なブレードからなり、ベーン及びロータの各々のベーンスロット３５の側壁内に滑り嵌合するようになっている。 ロータのベーンスロット３５の側壁、ベーン３６及び応答部材３８は、膨張可能なベーン内チャンバ３９を画定している。 ベーン下チャンバ４０は、各々のベーン３６の底部と、ロータの各々のベーンスロット３５の底壁及び側壁によって画定されている。 チャンバ４０，３９は、応答部材３８によって相互に分離され、シールされている。 従ってこれら二つのチャンバ４０，３９は、ここで参照することによりその開示内容を本明細書に取り込む米国特許第２，９６７，４８８号に示されたのと実質的に同様に設けられている。 【００１４】図２を参照すると、各々のベーン３６の底部に組み合わせられるベーン下チャンバ４０には、ロータ２５の半径方向通路２５ａにより流体圧力が供給されている。 この半径方向通路は流体をベーン下チャンバ４
０へと、従ってベーン３６の底部へと伝達する。 従ってベーンがカムの内側輪郭の吸い込み及び吐き出し部分を横断するにつれてベーン３６の先端に及ぼされる、周期的に変化する圧力は、ベーン３６の底部へと伝達される。 【００１５】与圧されている流体は、各々の支持プレート１４，１５の各々の面に設けられている弧状の溝４４
と連通している、ロータ２５に設けられた横断スロットによってチャンバ３９へと供給される。 溝の各々は、ロータ２５の行程の一部分にわたって延在している。 押し退けゾーンにおいては、これらの溝と同心の関係でもって、スロットと整合する溝が設けられている。 【００１６】図１に示されている如き本発明によれば、
支持プレート１５は環状の凹部４６を備えて形成されており、そこにシャフトシール４１が配置されてシャフト２７と係合し、流体シールを提供している。 シャフトシール４１は好ましくはＵ字形であり、そのＵの二つの腕にあたるフランジは内側を向いている。 このようなシャフトシールは通常は、補強金属部分４２と、これに接合されたＵ字形の弾性シール４３と、Ｕ字形の片方の腕をなすシール部分に半径方向の力を加えるガーターバネ４
１ａとからなる。 図３に示された形態では、環状凹部４
６にはスペーサ４４が設けられていて、シャフトシール４１をその場に保持するようになっている。 このスペーサ４４は、シャフトシール４１上でのシールリップの位置を変化させることを可能にする。 この油圧装置が修理される場合、このスペーサは交換又は位置移動させることができ、それによってシャフトシール４１をシャフトの長手方向に動かして、シャフトシールにより形成され得るシャフトの摩耗溝に対処することができる。 図４に示した形態においては、スペーサ４７がシャフトシールとスナップリング４５の間に設けられている。 図８に示した形態では、シャフトシール４１はスペーサが不要となるような寸法に形成されている。 【００１７】図１に示されているように、シャフトシール４１の位置は軸受け２９よりも軸方向に内側で、カートリッジアセンブリの中にあり、従ってカバー１１ｂが取り外されたならばシャフトシールはカートリッジアセンブリ１２において直接にアクセス可能となり、交換が可能である。 【００１８】図１にさらに示されているように、バネ負荷されたボールからなる単純圧力リリーフ弁５０が、吸い込み１９と連通している通路５１に設けられている。
これによって、シャフトシール４１と圧力リリーフ弁５
０の間の空間は隔絶され、例えばベーンと支持プレート１４，１５の間で生じ得る通常の漏れは軸方向にこの空間へと通過することが可能となる。 圧力が所定値を超過した場合には、圧力流体は弁５０を開放させて、流体を低圧側へと排出する。 【００１９】図５に示した形態においては、単純圧力リリーフ弁５０が、図６に示すように支持プレート１４内に配置された通路５１に配置されている。 シャフトの端部のキャビティは閉じられており、油圧流体の漏れがこの単純圧力リリーフ弁５０へ、そしてポンプの吸い込み１９へと導かれるようになっている。 【００２０】図７に示した形態では、装置は単純圧力リリーフ弁を有してはおらず、シャフトシール５５は逆向きになっていて、シャフトに隣接する低圧よりも大きな大気圧によって、シールがシャフト２７と共に保持されるようになっている。 【００２１】本発明の種々の形態の各々において、本体１１ａ内でシャフトにはワイパシール６０が設けられており、軸受けを埃による汚染から保護し、或いは通路５
６から出られなかったシャフトシールからの漏れを押し出して、視覚的に検出できるようにしている。 【００２２】本発明の構造は、図９に示されているようにシャフトシール６５が軸受け２９の軸方向外側において本体１１ａに設けられている、従来技術の構造とは対照的なものである。 【００２３】図１０を参照すると、本発明はまた例えばここで参照することによりその開示内容を本明細書に取り込む米国特許第３，７５２，６０９号に示されているような可撓性の圧力プレート７１を用いている油圧装置についても適用可能である。 【００２４】 【発明の効果】以上のように、本発明によって次のような構造が提供されたことが理解されよう。 即ち、 １． ポンプ装置は、ポンプを設置設備から取り外すことなしに、またシャフトの軸継ぎ手や油圧ラインの接続を外すことなしに、シャフトシールを修理することを可能にする。 【００２５】２． ポンプアセンブリには単純圧力リリーフ弁が設けられていて、漏れ圧力をポンプの吸い込みへと制御する。 この特徴は、シャフトシールのシャフト上へのより確実で均一なシール接触をもたらし、かくしてシャフトシールにおいて生ずる外部への漏れを減少させる。 【００２６】３． ポンプの吸い込みが大気圧より低い圧力にある場合でも、空気がポンプ内へと引き込まれるのを防止する確実なシールが行われる。 【００２７】４． 回転接触する軸受けは、例えば水ベースの流体、水グリセリンその他の潤滑剤として良好ではない油圧流体から隔離される。 【００２８】５． シャフトシールの軸方向位置はスペーサによって容易に変更することができ、シャフトが先行するアセンブリと接触するのを回避する。 （シャフトシールはシャフト表面に溝を刻む。） かくして、シャフトシールを容易に取り外して交換でき、ポンプの吸い込みが大気圧よりも低い圧力を受けている場合でさえもシャフトシールを与圧可能であり、油圧流体が潤滑剤として良好でない用途においてシャフトの軸受けが油圧流体から保護されるような、油圧エネルギー変換装置を提供するという本発明の課題が解決されるものである。 【図面の簡単な説明】 【図１】本発明を具体化した油圧エネルギー変換装置の縦方向断面図である。 【図２】図１の２−２線に沿って取った部分断面図である。 【図３】本発明の装置のシャフトシール部分の拡大スケールでの部分断面図である。 【図４】修正した形態のシャフトシールの部分断面図である。 【図５】修正した形態の圧力リリーフ弁システムの部分断面図である。 【図６】図５の６−６線に沿って取った部分断面図である。 【図７】本発明の装置の修正形態の縦方向断面図である。 【図８】別の修正形態によるシャフトシールの部分断面図である。 【図９】従来技術の装置の縦方向断面図である。 【図１０】本発明を具体化した装置の修正形態の縦方向断面図である。 【符号の説明】 １０ ポンプ １１ ハウジング １１ａ 本体 １１ｂ カバー １２ カートリッジ １３ カムリング １４，１５ 支持プレート １８ ボルト １９ 吸い込みポート ２２ 吐き出しポート ２５ ロータ ２７ シャフト ２８，２９ 軸受け ３５ スロット ３６ ベーン ４１，５５ シャフトシール ４４ スペーサ ４６ 環状凹部 ５０ 単純圧力リリーフ弁 ５１ 通路 |
