| 【発明の名称】 |
圧力媒体供給装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】カール ヒーシュタント
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| 【要約】 |
【課題】圧力媒体を、位置固定して配置されている部材から回転駆動可能な部材へ供給するための圧力媒体供給装置において、構成が非常に簡潔であり、よって経済的に製造できるばかりでなく、半径方向の密封隙間の幅が確実に自動的に調整され、しかも伝達されるべき圧力媒体の作動圧力と、位置固定して配置されている部材と回転駆動可能な部材の間の相対回転数とに関係なく調整されるような圧力媒体供給装置を提供する。
【解決手段】位置固定して配置されている部材（２）の変位可能に保持されるリング（１３）は、密封隙間（１１）側の端面（１６）に、密封隙間（１１）の環状溝（１８）に対して半径方向に間隔を持って配置される中間圧力室（３１）を有している。中間圧力室（３１）は、軸線方向に変位可能なリング（１３）に形成した管路（３６，３７）を介して調整圧力室（３５）と常時連通している。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】圧力媒体を、位置固定して配置されている部材（２；６２）から回転駆動可能な部材（３；６３）へ供給するための圧力媒体供給装置（１；６１）であって、両部材（２；６２；３；６３）の間に半径方向に指向する密封隙間（１１）が設けられ、両部材（２；６２；３；６３）の互いに対向する端面（１６，１７）に、位置固定して配置されている部材（２；６２）に形成された圧力媒体供給管路（２３，２６，２７；６８，６９）または回転駆動可能な部材（３；６３）に設けられた管路（２８；７２）に接続されて圧力媒体を搬送する、互いに連通した環状溝（１２，１３；７０，７１）が穿設され、位置固定して配置される部材（２；６２）が互いに相対回転不能に結合される二つのリング（１２，１３；６５，６６）を有し、そのうち密封隙間（１１；８１，８１’）を画成しているほうのリング（１３；６６）が軸線方向へ変位可能に保持され、両リング（１２，１３；６５，６６）の間に少なくとも１つの調整圧力室（３５；８４）が設けられている前記圧力媒体供給装置において、位置固定して配置されている部材（２）の変位可能に保持されるリング（１３）が、密封隙間（１１）側の端面（１６）に、密封隙間（１１）の環状溝（１８）に対して半径方向に間隔を持って配置される中間圧力室（３１）を有し、または位置固定して配置されている部材（１２；６２）の軸線方向に変位可能なリング（１３”；６６）と回転駆動可能な部材（３；６３）の間において、リング（１３”；６６）と回転駆動可能な部材（３；６３）によって取り囲まれ、有利には軸線方向へ傾斜した環状隙間（５２；８３）から成る中間圧力室（３１；５１；８２）が形成されていること、中間圧力室（３１；５１；８２）が、軸線方向に変位可能なリング（１３，１３”；６６）に形成した管路（３６，３７；８５）を介して調整圧力室（３５；８４）と常時連通していることを特徴とする圧力媒体供給装置。
【請求項２】回転駆動可能な部材（３）が、位置固定して配置されている部材（２）に挿入される軸（１４）、有利には中空軸と、この軸から半径方向へ突出している突出部材（１５）とを有していることを特徴とする、請求項１に記載の圧力媒体供給装置。
【請求項３】位置固定して配置されている部材（２）の変位可能なリング（１３）が、それぞれ軸線方向に指向する穴（２４）内に配置される１個または複数個の挿入部材（２５）で保持され、挿入部材（２５）が、位置固定して配置されている部材（２）に装着され、または位置固定して配置されている部材（２）が２つの部分から構成されている場合には該部材（２）に挿着されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の圧力媒体供給装置。
【請求項４】挿入部材（２５）の１つが、位置固定して配置されている部材（２）の両リング（１２，１３）に形成された圧力媒体供給ダクト（２３；２７）と連通しているリードオーバー管路（２６）を備えていることを特徴とする、請求項３に記載の圧力媒体供給装置。
【請求項５】軸線方向へ変位可能なリング（１３）が、球面状等に形成された外面（３０）を介して、該リング（１３）を収容している定置のリング（１２）で振動可能に支持されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の圧力媒体供給装置。
【請求項６】調整圧力室（３５，３５’）が、変位可能なリング（１３）または定置のリング（１２’）で支持されている１個または複数個のピストン（３４，３４’）により形成され、ピストンは、両リング（１２，１３）に穿設された穴（３２，３３または３２’，３３’）に挿入されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の圧力媒体供給装置。
【請求項７】調整圧力室（３５）が定置のリング（１２’）内に配置され、ピストン（３４）が、中間圧力室（３１）を調整圧力室（３５）と連通させている管路（３７）を備えていることを特徴とする、請求項６に記載の圧力媒体供給装置。
【請求項８】調整圧力室（３５’）が軸線方向へ変位可能なリング（１３）内に配置され、且つリング（１３）に形成した管路（３６’）を介して中間圧力室（３１）と連通していることを特徴とする、請求項６に記載の圧力媒体供給装置。
【請求項９】調整圧力室（３５，３５’；８４）の、圧力媒体によって付勢される面が、中間圧力室（３１）の半径方向の面よりも大きく、場合によっては、軸線方向へ変位可能なリング（１３）に穿設された環状リング（１８）の半径方向の面をも含めた面よりも大きいことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の圧力媒体供給装置。
【請求項１０】調整圧力室（３５，３５’）の少なくとも１つが流出絞り（４６）を備えていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の圧力媒体供給装置。
【請求項１１】調整圧力室（３５’）の流出絞り（４６）は、ピストン（３４’）の１つが定置のリング（１２’）の穴（３３’）に半径方向に遊びを持って挿入され、且つ調整圧力室（３５’）が軸線方向へ変位可能なリング（１３）内に配置されている場合にはそれぞれ連通ダクト（３７’）を備えていることによって形成され、またはピストン（３４’）の１つが調整圧力室（３５’）に接続されている絞り管路（４６）を有していることによって形成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の圧力媒体供給装置。
【請求項１２】半径方向の密封隙間（１１）の最大隙間サイズを調整するため、変位可能なリング（１３）の位置調整経路が１個または複数個の機械的なストッパー（４０）により制限されていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載の圧力媒体供給装置。
【請求項１３】機械的なストッパー（４０）が、軸線方向へ変位可能なリング（１３）に挿入され定置のリング（１２’）と協働するピストン（３４）によって形成され、ピストン（３４）が調整圧力室（３５）側の端面に突起（３９）を備えていることを特徴とする、請求項１２に記載の圧力媒体供給装置。
【請求項１４】軸線方向へ変位可能なリング（１３’；６６）に穿設されている環状溝（１８；７０）に、この環状溝とは逆の側で両リング（１２’，１３’；６５，６６）により取り囲まれ且つ環状溝または圧力媒体供給管路（６８）と連通する補償室（４１；７３）が付設され、補償室の、環状溝（１８；７０）の方向に付勢される面が、有利には環状溝（１８；７０）の半径方向の環状面とほぼ同じ大きさであることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか一つに記載の圧力媒体供給装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、圧力媒体を、位置固定して配置されている部材から回転駆動可能な部材へ供給するための圧力媒体供給装置であって、両部材の間に半径方向に指向する密封隙間が設けられ、両部材の互いに対向する端面に、位置固定して配置されている部材に形成された圧力媒体供給管路または回転駆動可能な部材に設けられた管路に接続されて圧力媒体を搬送する、互いに連通した環状溝が穿設され、位置固定して配置される部材が互いに相対回転不能に結合される二つのリングを有し、そのうち密封隙間を画成しているほうのリングが軸線方向へ変位可能に保持され、両リングの間に少なくとも１つの調整圧力室が設けられている前記圧力媒体供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許公開第２４０８８０１号公報から知られている液圧シリンダ装置では、上記の種類の装置を用いて圧力媒体が二分割形成され位置固定して配置されている部材から半径方向に指向する密封隙間を介して回転シリンダ内へ送入される。この場合、軸線方向へ変位可能なリングを常時接触できるようにするため、このリングと位置固定されている部材の他のリングとの間に、予め緊張せしめられた複数個の圧縮ばねが挿入されている。さらに、リングの間に設けられた調整圧力室には付加的な圧力媒体用接続部を介して別個に圧力媒体を供給できる．
【０００３】上記の調整圧力室には、伝達されるべき媒体の作動圧力に依存した圧力媒体を供給できるので、この調整圧力室を用いて、媒体の流体力学的摩擦によって半径方向の密封隙間に生じる軸線方向の高い力に反作用を及ぼすことができるが、この公知の装置の場合、半径方向の密封隙間の幅を自動的に調整することはできない。すなわち、予め緊張せしめられた圧縮ばねにより軸線方向へ変位可能なリングに対し常時圧力が作用するため、このリングは付加的に一定の力で回転シリンダに対して押圧され、その結果、特に圧力媒体が小さな作動圧力で伝達する場合、軸線方向へ変位可能なリングがシリンダに接触するのを回避できないからである．とりわけ欠点なのは、圧力媒体の伝達が行なわれなくなると、軸線方向へ変位可能なリングが圧縮ばねの力により回転シリンダに接触することである．このような作動状態では金属摩擦が発生するため、環状溝領域での磨耗が著しく大きくなり、したがってこの圧力媒体伝達装置では長期にわたる寿命が保証されていない．
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課題は、冒頭で述べた種類の、圧力媒体を、位置固定して配置されている部材から回転駆動可能な部材へ供給するための圧力媒体供給装置において、構成が非常に簡潔であり、よって経済的に製造できるばかりでなく、半径方向の密封隙間の幅が確実に自動的に調整され、しかも伝達されるべき圧力媒体の作動圧力と、位置固定して配置されている部材と回転駆動可能な部材の間の相対回転数とに関係なく調整されるような圧力媒体供給装置を提供することである。軸線方向へ変位可能なリングをある程度浮動支持し、半径方向の密封隙間をその都度最小値に設定することにより、位置固定して配置されている部材と回転駆動可能な部材の間に金属摩擦がほとんど生じないようにし、漏れ損を少なくさせることをも課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によれば、圧力媒体を、位置固定して配置されている部材から回転駆動可能な部材へ供給するための圧力媒体供給装置において、位置固定して配置されている部材の変位可能に保持されるリングが、密封隙間側の端面に、密封隙間の環状溝に対して半径方向に間隔を持って配置される中間圧力室を有し、または位置固定して配置されている部材の軸線方向に変位可能なリングと回転駆動可能な部材の間において、リングと回転駆動可能な部材によって取り囲まれ、有利には軸線方向へ傾斜した環状隙間から成る中間圧力室が形成されていること、中間圧力室が、軸線方向に変位可能なリングに形成した管路を介して調整圧力室と常時連通していることにより解決される。
【０００６】この場合、回転駆動可能な部材が、位置固定して配置されている部材に挿入される軸、有利には中空軸と、この軸から半径方向へ突出している突出部材とを有し、位置固定して配置されている部材の変位可能なリングを、それぞれ軸線方向に指向する穴内に配置される１個または複数個の挿入部材で保持し、挿入部材が、位置固定して配置されている部材に装着され、または位置固定して配置されている部材が２つの部分から構成されている場合には該部材に挿着されているのが合目的である。この場合、挿入部材の１つは、位置固定して配置されている部材の両リングに形成された圧力媒体供給ダクトと連通しているリードオーバー管路を備え、軸線方向へ変位可能なリングは、球面状等に形成された外面を介して、該リングを収容している定置のリングで振動可能に支持されている。
【０００７】さらに、調整圧力室が、変位可能なリングまたは定置のリングで支持されている１個または複数個のピストンにより形成され、ピストンは、両リングに穿設された穴に挿入されているのが有利である。調整圧力室が定置のリング内に配置されている場合には、ピストンは、中間圧力室を調整圧力室と連通させている管路を備えているべきである。
【０００８】調整圧力室の、圧力媒体によって付勢される面は、中間圧力室の半径方向の面よりも大きく、場合によっては、軸線方向へ変位可能なリングに穿設された環状リングの半径方向の面をも含めた面よりも大きい。また、調整圧力室の少なくとも１つは流出絞りを備えているべきである。調整圧力室の流出絞りは、ピストンの１つが定置のリングの穴に半径方向に遊びを持って挿入され、且つ調整圧力室が軸線方向へ変位可能なリング内に配置されている場合にはそれぞれ連通ダクトを備えていることによって、形成され、またはピストンの１つが調整圧力室に接続されている絞り管路を有していることによって形成されている。
【０００９】半径方向の密封隙間の最大隙間サイズを調整するためには、変位可能なリングの位置調整経路が１個または複数個の機械的なストッパーにより制限されているのが好ましい。これを実現するため、機械的なストッパーは、軸線方向へ変位可能なリングに挿入され定置のリングと協働するピストンによって形成され、ピストンが調整圧力室側の端面に突起を備えている。
【００１０】さらに、軸線方向へ変位可能なリングに穿設されている環状溝に、この環状溝とは逆の側で両リングにより取り囲まれ且つ環状溝または圧力媒体供給管路と連通する補償室が付設され、補償室の、環状溝の方向に付勢される面が、有利には環状溝の半径方向の環状面とほぼ同じ大きさであるのが有利である。
【００１１】
【発明の効果】圧力媒体を位置固定して配置されている部材から回転駆動可能な部材へ供給するための圧力媒体供給装置を本発明にしたがって構成すると、中間圧力室と調整室により常に圧力平衡が行なわれるので、半径方向に指向する密封隙間は自動的に最大の軸線方向幅に調整される。これにより、位置固定して配置されている部材の軸線方向へ変位可能なリングが回転部材に接触すること、よって金属部品が互いに摩擦しあうことが確実に回避される。したがって、本発明により構成された圧力媒体伝達装置の故障のない作動が長期間にわたって保証されている。また、漏れが少ないのも有利である。したがって、伝達されるべき媒体の作動平均圧力に依存せず、また位置固定して配置されている部材と回転駆動可能な部材との回転数の差にも依存しない確実な圧力媒体伝達が実現される。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、位置固定して配置されている部材と回転駆動可能な部材とを有する本発明の圧力媒体供給装置の二つの実施形態について詳細に説明する。
【００１３】図１ないし図５に図示した装置１は圧力媒体（たとえば油圧油）を、位置固定して配置されている部材２から、中空締付けシリンダ４が固定されている回転駆動可能な部材３へ供給するために用いられ、位置固定して配置されている部材２を形成しているリング１２と１３と、半径方向に突出している突出部材１５を備えた、前記回転駆動可能な部材３としての中空軸１４とを有している。リング１３と突出部材１５の間には、半径方向に向けられた密封隙間１１が設けられている。中空締付けシリンダ４に供給される圧力媒体は、伝達の際にこの密封隙間１１を介してリング１３から突出部材１５へ流れる。このため、リング１３または突出部材１５の互いに対向している端面１６と１７には、互いに連通し周回している環状溝１８または１９が形成されている。環状溝１８または１９は、定置の部材２のリング１２に設けられた接続管２１と連通し、または管路２８を介して、シリンダ４に設けられ且つシリンダ４に挿入されるピストン５によって形成された圧力室７と連通している。中空軸として形成されたピストン棒６を介して、圧力媒体の供給による付勢の際に軸線方向において図の左側へ移動可能なピストン５がたとえばチャックの操作部材に連結されている。
【００１４】リング１３の環状溝１８内への圧力媒体の供給は、挿入部材２５を介して行なわれる。挿入部材２５は、リング１３に穿設された穴２４に挿入され、このためにねじ２０により固定されているカバー１２’を有するリング１２内に軸線方向に間隔を持って保持されている。挿入部材２５には、リング１２と１３に設けられた管路２３または２７と連通する管路２６が穿設されている。
【００１５】この場合管路２３は接続管２１と連通し、管路２７は環状溝１８と連通しており、挿入部材２５とリング１２の間に管路２３と２６を密封するパッキン２９が設けられているので、環状溝１８にはロスなしに圧力媒体を供給可能である。
【００１６】定置の部材２のリング１８には、特に図２からわかるように、周方向に配分して配置される他の穴３２が穿設されている。穴３２には段付きピストン３４が１つの終端部材により挿着されている。ピストン３４の他の終端部材はカバー１２’に穿設した穴３３に係合している。したがって、リング１３はピストン３４によりカバー１２’と相対回転不能に結合され、よって部材２とも相対回転不能に結合されている。さらに、ピストン３４はカバー１２’とともにそれぞれ１つの調整圧力室３５を形成している。これらの調整圧力室３５には、圧力媒体がリング１３に設けられた管路３６とピストン３４に穿設された管路３７とを介してリング状の中間圧力室３１から供給される。リング状の中間圧力室３１は、環状溝１８に対して半径方向に間隔を持ってリング１３の端面１６に形成されている。調整圧力室３５はピストン３４に挿着されたパッキン３８により密封され、且つリング１３はピストン３４によって相対回転不能に、しかし軸線方向に変位可能に挿入部材２５で保持されるとともに、球面状の外面３０を介してリング１２で支持されているので、中間圧力室３１内の軸線方向の力と調整圧力室３５内に生じるスラスト力の間に平衡状態が生じる。
【００１７】装置１を介して圧力媒体が中空締付けシリンダ４に供給されると、圧力媒体は管路２３，２６，２７を介して、まずリング１３に穿設した環状溝１８内へ流入し、その後部材３が回転しても環状溝１９と管路２８を介して圧力室７内へ流動する。この場合、伝達されるべき圧力媒体は環状溝１８と１９内にある。というのは、管路１８は絞りとして作用し、特に圧力室７内に発生する圧力により圧力状態にあるためで、したがってリング１３にはスラスト力が作用し、このスラスト力によりリング１３はわずかに右側へ変位し、このリング１３と突出部材１５の間の密封隙間１１が開口する。この軸線方向の変位のために、圧力媒体は環状溝１８から密封隙間１１を通って内側へ、特に外側へも流出することができ、したがって中間圧力室３１内へ達し、中間圧力室３１から管路３６と３７を介して調整圧力室３５内へ達する。調整圧力室３５内に発生する圧力により、ピストン３４およびこれとともにリング１３も環状溝１８および中間圧力室３１内の力に抗して同様に左側へ変位し、その結果半径方向に指向している密封隙間１１の幅が小さくなり、調整圧力室３５内への圧力媒体の供給が減少する。リング１３およびピストン３４がこの作動状態にあるとき調整圧力室３５内の圧力は漏れにより、または制御されて解消されるので、平衡状態がなくなると上記の運動過程が常時繰り返され、リング１３は２つの終端位置の間をある程度振動する。
【００１８】しかし、ピストン３４に作用する圧力により、環状溝１８および中間圧力室３１内に発生する軸線方向の力ばかりでなく、半径方向の密封隙間１１内へ排流される圧力媒体の流体力学的摩擦によって発生する力も反作用を受ける。密封隙間１１の幅を制限するため、ピストン３４にはカバー１２’側に突起３９が一体成形されている。これらの突起３９は、カバー１２’と協働するストッパー４０を形成している。ころ軸受９により中空軸１４で支持されているリング１２に形成した接続部２２を介して、半径方向に指向する密封隙間１１を介して排流される圧力媒体は循環系へ戻される。
【００１９】図３に図示した変形実施形態の場合、調整圧力室３５’はリング１３の内部に設けられている。ピストン３４’は、リング１３に穿設した穴３２’とカバー１２’に設けた穴３３’とに挿入されており、したがってリング１３は相対回転不能に保持されている。よって圧力媒体は管路３６’を介して中間圧力室３１から直接調整圧力室３５’内へ流動する。調整圧力室３５’は、ピストン３４’に挿着したパッキン３８’により密封されている。
【００２０】調整圧力室３５’内の圧力を制御して減圧させるため、ピストン３４’の１つには中心部に管路３７’が形成され、穴３３’に係合する領域には外側面に絞り管路４６が形成されている。したがって、互いに中間圧力室３１を介して連通している調整圧力室３５’内の圧力は、絞り管路４６を介して流出する圧力媒体により遮断される。図３からわかるように、定置の部材２は一点鎖線で示した保持体１０により機械の一部分に支持させることができ、よって回転部材３に直接支持されない。
【００２１】図４によれば、環状溝１８に補償室４１が付設されている。補償室４１は、リング１３’の環状溝１８とは逆の側に設けられている。補償室４１を形成するため、カバー１２’とリング１３’とはそれぞれ軸線方向へ突出する突出部材４２または４３を備えている。これらの突出部材により補償室４１が取り囲まれる。パッキン４４により密封されている補償室４１は、管路４５を介して、リング１３’に設けられた管路２７に接続されている。
【００２２】補償室４１により、該補償室内にスラスト力が発生し、このスラスト力の方向は環状溝１８内に発生するスラスト力とは逆の方向である。これによりこれらスラスト力が平衡状態になり、よってリング１３’を戻すために必要な力はわずかで済む。
【００２３】図５に図示したように、調整圧力室３５と連通している中間圧力室５１は、回転部材３の軸１４とリング１３”の間に設けられている軸線方向の隙間５２によっても形成することができる。したがって、半径方向に指向する密封隙間１１’，１１”は互いに側方へずれた２つの密封隙間に分割されている。
【００２４】図６に示すように、位置固定して配置される部材６２から回転駆動される部材６３およびこの回転駆動される部材と連結されるシリンダ７４に圧力媒体を伝達させるための装置６１の場合も、定置の部材６２は二つのリング６５と６６から構成されている。これらリングはピン６７を介して互いに相対回転不能に結合されているが、リング６６はリング６５に対して軸線方向へ変位可能に配置されている。さらに、半径方向へ指向する密封隙間８１，８１’は二つの部分領域に分割されており、これらの部分領域の間には、軸線方向に延びる環状隙間により形成された中間圧力室８２が設けられている。リング６６に形成した管路８５を介して中間圧力室８２は周回している調整圧力室８４と連通している。
【００２５】さらにこの実施形態の場合、補償室７３が設けられている。補償室７３は環状溝７０と同じ径範囲にある。環状溝７０により、圧力媒体はリング６６から、回転部材６３に形成され管路７２を介してシリンダ６４と連通している環状溝７１へ伝達される。管路６８と６９を介して圧力媒体は接続管７４から環状溝７０へ供給可能である。
【００２６】シリンダ６４への圧力媒体の供給と、リング６６の常時の振動とは、図１または図５の装置１の場合と同様にして行なわれる。密封隙間８１，８１’から流出する圧力媒体は、この実施形態の場合も復路管７５またはこの復路管の前に配置されている復路管路８６を介して再び循環系へ供給される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９４１９７３４４
【氏名又は名称】カール ヒーシュタント
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| 【出願日】 |
平成１１年７月１４日（１９９９．７．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６３１３０
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 武久 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−４６２７５（Ｐ２０００−４６２７５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年２月１８日（２０００．２．１８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２００６５８ |
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