[其他]旋转式流体能量转换器

说明书

本发明是关于静压型流体泵或者流体马达使用的旋转式流体能量转换器。

在已往的这种旋转式能量转换器中，亦即静压型旋转式流体泵或马达中，为了把输入轴的旋转力距转换成活塞及滑阀等的直线力，并把活塞等的直线力转换成输出轴的旋转力矩，必须采用凸轮机构和连杆机构等机械装置。因此，在这种机构中，由于在各部件之间有很强的挤压力和扭转力等作用，所以，轴承是不可缺少的，轴承依赖于润滑油的油性的粘性而形成的油膜的浸润作用，或者依赖于滚珠和滚柱的滚动作用。因此，必须用具有适当粘性的油等工作流体。也就是说，由于水或者粘性与水相近的工作流体难于圆滑地运转，并且机器的寿命很短，所以，能够使用的工作流体的种类受到限制。另外，使用滚珠轴承的机构，由于整个机器的寿命决定于该轴承的疲劳寿命，所以难于提高耐久性，并且滚珠轴承的体积比较大，机器也难于做到小型化和轻便化。

因此，近来开发了一种接近理想状态的高效率流体能量转换器（参见特开昭和58-77179号公报）与已往的技术出发点完全不同。这种转换器的结构包括：内表面为圆锥面的机壳和转矩环，该转矩环通过在圆周方向间隔排列的第1静压支承与上述的机壳圆锥面嵌合，它的内部是与上述第1静压支承相适应的内平面;在上述转矩环的内部排列着几个活塞，通过第2静压支承使它们前头的端面分别的转矩环的各个内平面紧密接触;保持各个活塞头的侧面能够滑动的汽缸，以及支承汽缸并使之能够旋转的枢轴，枢轴装配得偏离上述机壳的轴心;伴随上述机壳与转矩环的相对旋转，在上述活塞与上述汽缸之间形成的容积增减的空隙，以及在容积不断增大的空隙和容积不断减小的空隙，分别形成连通的流体流通路线;把上述各个空隙内的流体注入第1和第2静压支承的流体通道。依靠注入上述第1静压支承的流体的静压和注入上述第2静压支承的流体的静压，在上述转矩环上产生绕旋转轴的力偶。

但是，由于第1静压支承分别具有单一的压力凹穴，而各个静压支承的压力中心位置是一定的，所以在上述转矩环上，还会有除了绕旋转轴方向以外的力偶存在。也就是说，如第11和12图所示，在这种机构中，由上述第1静压支承a的静压而产生的力Fa的作用线La，通过该支承a的压力中心（位置中心）b集中到上述机壳c和上述转矩环k的轴心m上的一点d，由第2静压支承e的静压而产生的力Fb的作用线Lb，换言之，就是活塞f的中心线g集中到上述枢轴h的轴心n上的一点i。因此，尽管为了在转矩环k上产生绕旋转轴的力偶，机壳c的内表面，必须向锥面状的g和上述压力中心b的旋转方向x发生位移，但是，y轴方向的位移才是造成上述转矩环弯曲或者施加扭转力的原因。因此，这种方式的特征是经久耐用，并且能够圆滑而高效率的运转。

本发明的目的，旨在有效地抑制由于第1静压支承的压力中心与活塞中心在轴方向的偏离，造成转矩环上绕旋转轴以外的力偶，以及由此而招致的结构复杂化。

为了达到上述目的，本发明的第1项发明的特征在于：在具有上述那种特殊基本结构的流体能量转换器中，把各个第1静压支承做成具有一对在轴方向邻接的压力凹穴，通过节流喷咀把相应空隙的流体分流到上述各个压力凹穴。

此外，第2项发明的特征在于：除了把上述各个第1静压支承做成具有在轴方向邻接的几个压力凹穴外，还利用上述活塞与转矩环在轴方向的相对位移的作用，设置了能够有选择地向上述各个压力凹穴供给流体的滑动套筒，以使上述第1静压支承的压力中心与上述活塞的中心在轴方向的偏离尽可能减小。

根据第1项发明，在活塞的中心从第1静压支承的位置中心向轴方向发生位移时，由于流体压力引起转矩环的挠度作用，该支承离上述活塞远的一边的流体漏泄间隙比近的一边的流体漏泄间隙还要大些，所以，离上述活塞远的一边的压力凹穴内的压力低于近的一边的压力凹穴内的压力。结果，第1静压支承的压力中心比位置中心向活塞一边移动的多一些，从而，上述压力中心与上述活塞中心在轴方向的偏离就能自动地向减小方向修正。

根据第2项发明，在活塞中心从第1静压支承的位置中心向轴方向发生位移时，由于滑动套筒的切换作用，可以切断向特定的压力凹穴供给压力流体，因此，第1静压支承的压力中心就比位置中心向活塞一边移动的多一些。结果，上述压力中心与上述活塞中心在轴方向的偏离就能自动地向减小方向修正。

下面，参照附图来说明本发明的一个实施例。首先，说明第1项发明的构成。