特許 7430854 球形ポンプロータ静圧支持構造及び静圧支持構造を備える球形ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-05

(45)【発行日】2024-02-14

(54)【発明の名称】球形ポンプロータ静圧支持構造及び静圧支持構造を備える球形ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04B 1/128 20200101AFI20240206BHJP

   F04B 1/146 20200101ALI20240206BHJP

   F04B 1/143 20200101ALI20240206BHJP

   F04B 1/145 20200101ALI20240206BHJP

   F04B 7/04 20060101ALI20240206BHJP

   F04B 1/126 20200101ALI20240206BHJP

   F04C 18/54 20060101ALI20240206BHJP

   F04C 18/063 20060101ALI20240206BHJP

   F04C 29/00 20060101ALI20240206BHJP

【ＦＩ】

F04B1/128

F04B1/146

F04B1/143

F04B1/145

F04B7/04

F04B1/126

F04C18/54

F04C18/063

F04C29/00 E

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2022550043

(86)(22)【出願日】2020-10-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-20

(86)【国際出願番号】 CN2020122673

(87)【国際公開番号】W WO2021083019

(87)【国際公開日】2021-05-06

【審査請求日】2022-04-20

(31)【優先権主張番号】201911061558.X

(32)【優先日】2019-11-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(31)【優先権主張番号】201911060871.1

(32)【優先日】2019-11-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】523362054

【氏名又は名称】深▲セン▼市球形動力科技有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】王 陸一

(72)【発明者】

【氏名】李 正平

(72)【発明者】

【氏名】張 五星

【審査官】丹治 和幸

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１９－５１３９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３３３８７９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０５７５６９３３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５３８３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５０６０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０９４９４７０２（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ １／００－ ７／０６、

９／００－１５／０８、

２５／００－３７／２０、

４１／００－４１／０６

Ｆ０４Ｃ １５／００、１８／５４、２９／００

Ｆ０３Ｃ １／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

球形ポンプロータ静圧支持構造であって、
前記球形ポンプロータ静圧支持構造は、回転盤に設けられる第１液流通路及び第２液流通路と、スライドシューの平行な両側面に設けられる液体圧力受け溝とを含み、前記第１液流通路は、第１液流通路入口と、第１液流通路出口とを含み、前記第１液流通路入口は、球形ポンプの１つの作動室に連通し、前記第２液流通路は、第２液流通路入口と、第２液流通路出口とを含み、前記第２液流通路入口は、前記球形ポンプのもう１つの作動室に連通し、前記第１液流通路出口及び前記第２液流通路出口は、それぞれ前記スライドシューの平行な両側面における液体圧力受け溝に連通し、
前記スライドシューの平行な両側面と、前記球形ポンプのスライド溝の側面との間にはスライドシューライナが設けられ、
前記スライドシューの平行な両側面は、両側の前記スライドシューライナに密接して前記スライド溝内を前記スライドシューライナの表面に沿って往復摺動し、
前記球形ポンプロータ静圧支持構造は、前記スライドシューの平行な両側面と前記スライドシューライナとの間に設けられる、球形ポンプロータ静圧支持構造。

【請求項2】

前記第１液流通路入口は、前記回転盤の上端面に設けられ、前記第１液流通路出口は、前記スライドシューの平行な両側面のうちの１つの側面に設けられ、前記第１液流通路入口及び前記第１液流通路出口は、それぞれ前記回転盤の軸線が位置する、前記スライドシューの平行な両側面と平行な平面の両側に位置し、
前記第２液流通路入口は、前記回転盤の上端面に設けられ、前記第２液流通路出口は、前記スライドシューの平行な両側面のうちのもう１つの側面に設けられ、前記第２液流通路入口及び前記第２液流通路出口は、それぞれ前記回転盤の軸線が位置する、前記スライドシューの平行な両側面と平行な平面の両側に位置する、請求項１に記載の球形ポンプロータ静圧支持構造。

【請求項3】

前記液体圧力受け溝は、前記スライドシューの平行な両側面に設けられる第１液体圧力受け溝及び第２液体圧力受け溝を含み、前記第１液流通路出口は、前記第１液体圧力受け溝に連通し、前記第２液流通路出口は、前記第２液体圧力受け溝に連通し、前記第１液体圧力受け溝の断面サイズは、前記第１液流通路出口の断面サイズよりも大きく、前記第２液体圧力受け溝の断面サイズは、前記第２液流通路出口の断面サイズよりも大きく、前記第１液体圧力受け溝及び前記第２液体圧力受け溝の表面は、前記スライドシューの平行な両側面よりも低い、請求項１に記載の球形ポンプロータ静圧支持構造。

【請求項4】

前記第１液体圧力受け溝の断面サイズは、前記第１液流通路出口の断面サイズの１０倍以上であり、前記第２液体圧力受け溝の断面サイズは、前記第２液流通路出口の断面サイズの１０倍以上である、請求項３に記載の球形ポンプロータ静圧支持構造。

【請求項5】

前記液体圧力受け溝は、前記スライドシューの平行な両側面に設けられる第１多段階圧力受け溝及び第２多段階圧力受け溝を含み、前記第１液流通路出口は、前記第１多段階圧力受け溝に連通し、前記第２液流通路出口は、前記第２多段階圧力受け溝に連通し、前記第１多段階圧力受け溝の断面サイズは、前記第１液流通路出口の断面サイズよりも大きく、前記第２多段階圧力受け溝の断面サイズは、前記第２液流通路出口の断面サイズよりも大きく、前記第１多段階圧力受け溝及び前記第２多段階圧力受け溝の表面は、前記スライドシューの平行な両側面よりも低く、
前記第１多段階圧力受け溝及び前記第２多段階圧力受け溝は、いずれも１つの基本圧力受け溝と、複数の補助圧力受け溝とを含み、前記基本圧力受け溝は、前記スライドシューの平行な両側面の中央に設けられ、前記基本圧力受け溝の底部は、前記第１液流通路出口又は前記第２液流通路出口に連通し、前記基本圧力受け溝の外周には、複数の前記補助圧力受け溝がそれぞれ設けられ、複数の前記補助圧力受け溝は、順に前記基本圧力受け溝の外周に周設される、請求項１に記載の球形ポンプロータ静圧支持構造。

【請求項6】

前記第１多段階圧力受け溝及び前記第２多段階圧力受け溝は、多段階円形溝又は多段階矩形溝である、請求項５に記載の球形ポンプロータ静圧支持構造。

【請求項7】

前記液体圧力受け溝は、円形溝又は矩形溝である、請求項１に記載の球形ポンプロータ静圧支持構造。

【請求項8】

シリンダーブロックと、シリンダーヘッドと、ピストンと、回転盤と、主軸及び主軸支持枠とを含む静圧支持構造付きの球形ポンプであって、
前記シリンダーブロックは、半球形キャビティを有し、前記シリンダーブロックには、シリンダーの外部を貫通する回転盤軸通過孔が設けられ、
前記シリンダーヘッドは、半球形キャビティを有し、前記シリンダーヘッドの下端は、前記シリンダーブロックの上端に固定接続されて球形キャビティを形成し、前記シリンダーヘッドの内球面には、ピストン軸孔、入液長円孔及び排液長円孔が設けられ、前記入液長円孔及び前記排液長円孔の孔口は、それぞれ前記シリンダーヘッドの内球面であって、前記ピストン軸孔の軸線に垂直な環状空間内に配置され、前記入液長円孔は、前記シリンダーヘッドの上端にある入液孔に連通し、前記排液長円孔は、前記シリンダーヘッドの上端にある排液孔に連通し、
前記ピストンは、球形頂面と、特定の角度をなす２つの側面と、前記２つの側面の下部に位置するピストンピンボスとを含み、前記ピストンの球形頂面の中央にピストン軸が突出し、前記ピストン軸の軸線は、前記ピストンの球形頂面の球心を通り、前記ピストンの球形頂面は、前記球形キャビティと同一の球心を有し、密封動きばめを形成し、
前記回転盤の上部と下端面との間の外周面は回転盤球面であり、前記回転盤球面は、前記球形キャビティと同一の球心を有し、球形キャビティに密接して密封動きばめを形成し、前記回転盤は、その上部に前記ピストンピンボスに対応する回転盤ピンボスを有し、前記回転盤の下端の中心に回転盤軸が突出し、前記回転盤軸は、前記回転盤球面の球心を通り、前記回転盤軸の端部にはスライドシューが固定して設けられ、
前記主軸は、前記主軸支持枠を介して前記シリンダーブロックの下端に接続され、前記主軸支持枠は、前記シリンダーブロックの下端に固定接続され、前記主軸支持枠は、前記主軸の回転に支持を提供し、前記主軸の上端面には、スライド溝が設けられ、前記主軸の下端は、動力機構に接続され、
前記ピストン軸孔及び前記回転盤軸の軸線は、いずれも前記球形キャビティの球心を通り、前記ピストン軸孔の軸線と前記主軸の軸線とは特定の角度をなし、前記回転盤ピンボスと前記ピストンピンボスとは合わせて円柱ヒンジを形成し、前記円柱ヒンジの各合わせ面の間には密封動きばめが形成され、前記回転盤軸は、前記シリンダーブロックの下端から伸出した後、前記スライドシューは、前記主軸の上端にある前記スライド溝内に挿入され、前記スライドシューの互いに平行な両側面は、前記スライド溝の両側面に密接して滑りばめを形成し、前記スライドシューの平行な両側面は、前記回転盤軸の両側に対称的に配置されるとともに、前記円柱ヒンジの軸線に平行であり、前記主軸が回転して前記回転盤及び前記ピストンを駆動する際に、前記スライドシューは前記スライド溝内を往復摺動し、前記ピストンと前記回転盤とは互いに対して揺動し、前記回転盤の上端面、前記ピストンの両側面と、前記球形キャビティとの間には、容積が交互に変化する２つの作動室が形成され、前記スライドシューの平行な両側面と前記スライド溝との間には静圧支持構造が設けられ、前記静圧支持構造は、前記回転盤に設けられる第１液流通路及び第２液流通路と、前記スライドシューの平行な両側面に設けられる液体圧力受け溝とを含み、前記第１液流通路は、第１液流通路入口と、第１液流通路出口とを含み、前記第１液流通路入口は、１つの前記作動室に連通し、前記第２液流通路は、第２液流通路入口と、第２液流通路出口とを含み、前記第２液流通路入口は、もう１つの前記作動室に連通し、前記第１液流通路出口及び前記第２液流通路出口は、それぞれ前記スライドシューの平行な両側面における液体圧力受け溝に連通する、静圧支持構造付きの球形ポンプ。

【請求項9】

前記第１液流通路入口は、前記回転盤の上端面に設けられ、前記第１液流通路出口は、前記スライドシューの平行な両側面のうちの１つの側面に設けられ、前記第１液流通路入口及び前記第１液流通路出口は、それぞれ前記回転盤の軸線が位置する、前記スライドシューの平行な両側面と平行な平面の両側に位置し、
前記第２液流通路入口は、前記回転盤の上端面に設けられ、前記第２液流通路出口は、前記スライドシューの平行な両側面のうちのもう１つの側面に設けられ、前記第２液流通路入口及び前記第２液流通路出口は、それぞれ前記回転盤の軸線が位置する、前記スライドシューの平行な両側面と平行な平面の両側に位置する、請求項８に記載の静圧支持構造を備える球形ポンプ。

【請求項10】

前記スライドシューの平行な両側面と、前記スライド溝の側面との間には、スライドシューライナが設けられ、
前記スライドシューの平行な両側面は、両側の前記スライドシューライナに密接するとともに、前記スライド溝内を前記スライドシューライナの表面に沿って往復摺動する、請求項８に記載の静圧支持構造を備える球形ポンプ。

【請求項11】

前記液体圧力受け溝は、前記スライドシューの平行な両側面に設けられる第１液体圧力受け溝及び第２液体圧力受け溝を含み、前記第１液流通路出口は、前記第１液体圧力受け溝に連通し、前記第２液流通路出口は、前記第２液体圧力受け溝に連通し、前記第１液体圧力受け溝の断面サイズは、前記第１液流通路出口の断面サイズよりも大きく、前記第２液体圧力受け溝の断面サイズは、前記第２液流通路出口の断面サイズよりも大きく、前記第１液体圧力受け溝及び前記第２液体圧力受け溝の表面は、前記スライドシューの平行な両側面よりも低い、請求項８に記載の静圧支持構造を備える球形ポンプ。

【請求項12】

前記液体圧力受け溝は、前記スライドシューの平行な両側面に設けられる第１多段階圧力受け溝及び第２多段階圧力受け溝を含み、前記第１液流通路出口は、前記第１多段階圧力受け溝に連通し、前記第２液流通路出口は、前記第２多段階圧力受け溝に連通し、前記第１多段階圧力受け溝の断面サイズは、第１液流通路出口の断面サイズよりも大きく、前記第２多段階圧力受け溝の断面サイズは、前記第２液流通路出口の断面サイズよりも大きく、前記第１多段階圧力受け溝及び前記第２多段階圧力受け溝の表面は、前記スライドシューの平行な両側面よりも低く、
前記第１多段階圧力受け溝及び前記第２多段階圧力受け溝は、いずれも１つの基本圧力受け溝と、複数の補助圧力受け溝とを含み、前記基本圧力受け溝は、前記スライドシューの平行な両側面の中央に設けられ、前記基本圧力受け溝の底部は、前記第１液流通路出口又は前記第２液流通路出口に連通し、前記基本圧力受け溝の外周には、複数の前記補助圧力受け溝がそれぞれ設けられ、複数の前記補助圧力受け溝は、順に前記基本圧力受け溝の外周に周設される、請求項８に記載の静圧支持構造を備える球形ポンプ。

【請求項13】

前記第１多段階圧力受け溝及び前記第２多段階圧力受け溝は、多段階円形溝又は多段階矩形溝である、請求項１２に記載の静圧支持構造を備える球形ポンプ。

【請求項14】

前記液体圧力受け溝は、円形溝又は矩形溝である、請求項８に記載の静圧支持構造を備える球形ポンプ。

【請求項15】

冷却通路をさらに含み、前記入液孔内には、スロットル階段が設けられ、前記入液孔内の液体は、スロットル面を通過してスロットリングされた後、吸液する前記作動室及び前記冷却通路内に入り、
前記冷却通路の入口は、前記入液孔に連通し、前記シリンダーヘッドには、シリンダーヘッド分流通路及びシリンダーヘッド還流通路が設けられ、前記シリンダーブロックには、シリンダーブロック分流通路及びシリンダーブロック還流通路が設けられ、前記主軸支持枠には、主軸支持枠還流溝が設けられ、前記入液孔から分流する冷却液は、順にシリンダーヘッド分流通路、シリンダーブロック分流通路を経て前記シリンダーブロックの下端、前記主軸の上端及び前記主軸支持枠の上端からなるキャビティである集液槽に入り、さらに順に主軸支持枠還流溝、シリンダーブロック還流通路、及びシリンダーヘッド還流通路を経て入液孔内に戻り、吸液する前記作動室内に吸引される、請求項８に記載の静圧支持構造を備える球形ポンプ。

【請求項16】

前記ピストンピンボスは、半円柱構造であり、半円柱構造である前記ピストンピンボスの中部には凹溝があり、前記ピストンピンボスの中心軸線には、貫通したピストンピン孔が設けられ、
前記回転盤ピンボスの両端は、半円柱凹溝であり、中部は、突起した半円柱であり、前記回転盤ピンボスの突起した中心軸線には、貫通した回転盤ピン孔が設けられ、
センターピンは、前記回転盤ピンボス及び前記ピストンピンボスに形成されるピン孔に挿入されて円柱ヒンジを形成し、
前記センターピンの両端は円弧状であり、前記円弧状は、前記球形キャビティの形状に適合する、請求項１０に記載の静圧支持構造を備える球形ポンプ。

【請求項17】

前記ピストン及び前記回転盤の外球面、前記ピストン軸の外円柱面、前記ピストンピンボスの半円柱の円柱面には、ＰＥＥＫ被覆層が設けられ、
前記スライドシューライナの材料はＰＥＥＫであり、
前記主軸における前記シリンダーブロックの下端に対応する部分には、シリンダーブロックスリーブが設けられ、前記シリンダーブロックスリーブは、ＰＥＥＫ材料を採用し、前記シリンダーブロックスリーブの内円柱面及び外円柱面には、軸方向に沿って貫通した冷却溝が設けられる、請求項１６に記載の静圧支持構造を備える球形ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、容積可変型機構の技術分野に関し、特に、球形ポンプロータ静圧支持構造及び静圧支持構造を備える球形ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

球形ポンプは、近年開発された構造が新しい容積可変型機構である。球形ポンプの利点は、吸気／排気バルブがなく運動部品が少なく、各運動部品の間は面接触であり、面密封構造を構成するため、密封の信頼性が高く、高圧及び構造小型化を実現できることである。現在、球形ポンプは実際に多くの分野に使用されており、ポンプ機械の新規構造である。しかし、球形ポンプのピストン軸線と主軸との間に一定の角度があり、２つの作動室中の圧力が交互に変化し、１つの作動室が高圧であるときにもう１つの作動室が低圧となることで、ピストン及び回転盤が低圧側に揺動してシリンダーブロックの球面を押し付けることにより、この側の回転盤とシリンダーブロック球面との間の隙間が小さくなり、油膜又は水膜が破壊され、摩擦力が大きくなり、電力消費が増大し、ロータとスライドシューは異常に摩耗される恐れがある。

【発明の概要】

【0003】

本発明の目的は、球形ポンプロータ静圧支持構造を設計することである。球形ポンプロータスライドシューに静圧支持構造を増設することによって、球形ポンプによる液体圧力により球形ポンプが動作するときの不平衡力を平衡化することにより、動作電力消費が減少され、球形ポンプの寿命が延長される。

【0004】

本発明の別の目的は、静圧支持構造を備える球形ポンプを設計することである。球形ポンプロータスライドシューに静圧支持構造を増設することによって、球形ポンプによる液体圧力により球形ポンプが動作するときの不平衡力を平衡化することにより、動作電力消費が減少され、球形ポンプの寿命が延長される。

【0005】

上述した目的を達成するために、本発明によれば、球形ポンプロータ静圧支持構造であって、前記球形ポンプロータ静圧支持構造は、回転盤に設けられる第１液流通路及び第２液流通路と、スライドシューの平行な両側面に設けられる液体圧力受け溝とを含み、前記第１液流通路は、第１液流通路入口と、第１液流通路出口とを含み、前記第１液流通路入口は、球形ポンプの１つの作動室に連通し、前記第２液流通路は、第２液流通路入口と、第２液流通路出口とを含み、前記第２液流通路入口は、前記球形ポンプのもう１つの作動室に連通し、前記第１液流通路出口及び前記第２液流通路出口は、それぞれ前記スライドシューの平行な両側面における液体圧力受け溝に連通し、前記スライドシューの平行な両側面における前記球形ポンプのスライド溝に密接する側面との間にはスライドシューライナが設けられ、前記スライドシューの平行な両側面は、両側の前記スライドシューライナに密接して前記スライド溝内を前記スライドシューライナの表面に沿って往復摺動し、前記静圧支持構造は、前記スライドシューの平行な両側面と前記スライドシューライナとの間に設けられる、球形ポンプロータ静圧支持構造が提供される。

【0006】

本発明によれば、シリンダーブロックと、シリンダーヘッドと、ピストンと、回転盤と、主軸及び主軸支持枠とを含む静圧支持構造を備える球形ポンプであって、
前記シリンダーブロックは、半球形キャビティを有し、前記シリンダーブロックには、シリンダーの外部を貫通する回転盤軸通過孔が設けられ、
前記シリンダーヘッドは、半球形キャビティを有し、前記シリンダーヘッドの下端は、前記シリンダーブロックの上端に固定接続されて球形キャビティを形成し、前記シリンダーヘッドの内球面には、ピストン軸孔、入液長円孔及び排液長円孔が設けられ、前記入液長円孔及び前記排液長円孔の孔口は、それぞれ前記シリンダーヘッドの内球面であって、前記ピストン軸孔の軸線に垂直な環状空間内に配置され、前記入液長円孔は、前記シリンダーヘッドの上端にある入液孔に連通し、前記排液長円孔は、前記シリンダーヘッドの上端にある排液孔に連通し、
前記ピストンは、球形頂面と、特定の角度をなす２つの側面と、前記２つの側面の下部に位置するピストンピンボスとを含み、前記ピストンの球形頂面の中央にピストン軸が突出し、前記ピストン軸の軸線は、前記ピストンの球形頂面の球心を通り、前記ピストンの球形頂面は、前記球形キャビティと同一の球心を有し、密封動きばめを形成し、つまり前記球形キャビティを密封するとともに動き可能に球形キャビティに嵌められる。
前記回転盤の上部と下端面との間の外周面は回転盤球面であり、前記回転盤球面は、前記球形キャビティと同一の球心を有し、球形キャビティに密接して密封動きばめ（密封が実現されるとともに動き可能に嵌合）を形成し、前記回転盤は、その上部に前記ピストンピンボスに対応する回転盤ピンボスを有し、前記回転盤の下端の中心に回転盤軸が突出し、前記回転盤軸は、前記回転盤球面の球心を通り、前記回転盤軸の端部にはスライドシューが固定して設けられ、
前記主軸は、前記主軸支持枠を介して前記シリンダーブロックの下端に接続され、前記主軸支持枠は、前記シリンダーブロックの下端に固定接続され、前記主軸支持枠は、前記主軸の回転に支持を提供し、前記主軸の上端面には、スライド溝が設けられ、前記主軸の下端は、動力機構に接続され、
前記ピストン軸孔及び前記回転盤軸の軸線は、いずれも前記球形キャビティの球心を通り、前記ピストン軸孔の軸線と前記主軸の軸線とは特定の角度をなし、前記回転盤ピンボスと前記ピストンピンボスとは合わせて円柱ヒンジを形成し、前記円柱ヒンジの各合わせ面の間には密封動きばめが形成され（密封が実現されるとともに動き可能に嵌合され）、前記回転盤軸は、前記シリンダーブロックの下端から伸出した後、前記スライドシューは、前記主軸の上端にある前記スライド溝内に挿入され、前記スライドシューの互いに平行な両側面は、前記スライド溝の両側面に密接して滑りばめを形成し、前記スライドシューの平行な両側面は、前記回転盤軸線の両側に対称的に配置されるとともに、前記円柱ヒンジの軸線に平行であり、前記主軸が回転して前記回転盤及び前記ピストンを駆動する際に、前記スライドシューは前記スライド溝内を往復摺動し、前記ピストンと前記回転盤とは互いに対して揺動し、前記回転盤の上端面、前記ピストンの両側面と、前記球形キャビティとの間には、容積が交互に変化する２つの作動室が形成され、前記スライドシューの平行な両側面と前記スライド溝との間には静圧支持構造が設けられ、前記静圧支持構造は、前記回転盤に設けられる第１液流通路及び第２液流通路と、前記スライドシューの平行な両側面に設けられる液体圧力受け溝とを含み、前記第１液流通路は、第１液流通路入口と、第１液流通路出口とを含み、前記第１液流通路入口は、１つの前記作動室に連通し、前記第２液流通路は、第２液流通路入口と、第２液流通路出口とを含み、前記第２液流通路入口は、もう１つの前記作動室に連通し、前記第１液流通路出口及び前記第２液流通路出口は、それぞれ前記スライドシューの平行な両側面における液体圧力受け溝に連通する、静圧支持構造を備える球形ポンプがさらに提供される。

【0007】

従来技術に比べ、本発明は以下の利点を有する。
ロータの回転過程において２つの作動室の非対称的な圧縮による不平衡力が解消され、スライドシューに静圧支持構造の小さい力を設けるだけで、てこ作用により回転盤において大きな平衡力が得られる。ピストン球面、回転盤球面と球形キャビティとの間の隙間の均一が保証され、摩擦消耗及び摩擦力が減少されるとともに、スライドシューとスライド溝との間の摩擦力が減少され、球形ポンプが動作する過程における非平衡力が現用され、合わせ面間の隙間が保証され、球形ポンプの電力消費が減少され、冷却潤滑の条件が改善され、部品の使用寿命が延長され、オイルポンプ及びウォーターポンプの両方にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態をさらに詳しく説明する。

【0009】

【図1】球形ポンプの構造模式図である。

【図2】図１におけるＡ－Ａ線に沿う断面図である。

【図3】図１におけるＢ－Ｂ線に沿う断面図である。

【図4】シリンダーヘッドの構造模式図である。

【図5】図４におけるＣ－Ｃ線に沿う断面図である。

【図6】シリンダーブロックの構造模式図である。

【図7】図６におけるＤ－Ｄ線に沿う断面図である。

【図8】主軸の構造模式図である。

【図9】図８におけるＥ－Ｅ線に沿う断面図である。

【図10】主軸支持枠の構造模式図である。

【図11】図１０におけるＨ－Ｈ線に沿う断面図である。

【図12】図１０におけるＦ－Ｆ線に沿う断面図である。

【図13】ピストンの断面構造模式図である。

【図14】図１３におけるＬ－Ｌ線に沿う断面図である。

【図15】回転盤の断面構造模式図である。

【図16】図１４におけるＫ－Ｋ線に沿う断面図である。

【図17】回転盤構造の斜視図である。

【図18】ピストン構造の斜視図である。

【図19】多段階液体圧力受け溝が矩形圧力受け溝であるスライドシューの構造模式図である。

【図20】図１９におけるＭ－Ｍ線に沿う断面図である。

【図21】多段階液体圧力受け溝が円形圧力受け溝であるスライドシューの構造模式図である。

【図22】図２１におけるＮ－Ｎ線に沿う断面図である。

【符号の説明】

【0010】

１、シリンダーヘッド；２、ピストン；３、センターピン；４、回転盤；５、シリンダーブロック；６、主軸；７、主軸支持枠；８、軸受；９、シールリング； １０、スライドシューライナ；１１、シリンダーブロックスリーブ；
１０１、入液孔；１０１１、スロットル階段；１０２、排液孔；１０３、シリンダーヘッド分流通路；１０４、ピストン軸孔；１０５、入液長円孔；１０６、排液長円孔；１０７、シリンダーヘッド還流通路；１０８、屑排出溝；
２０１、ピストン基体；２０２、ピストンＰＥＥＫ被覆層；２０２１、球形頂面；２０３、ピストン軸；２０４、ピストンピンボス；２０４１、側面；２０５、ピストンピン孔；２０６、ノッチ；
４０１、回転盤基体；４０２、回転盤ＰＥＥＫ被覆層；４０３、スライドシュー；４０４、第１液流通路； ４０４１、第１液流通路入口；４０４２、第１液流通路出口；４０５、第２液流通路；４０５１、第２液流通路入口；４０５２、第２液流通路出口； ４０６、第１液体圧力受け溝；４０７、第２液体圧力受け溝；４０８、第１多段階矩形溝；４０８１、第１矩形基本圧力受け溝；４０８２、第１矩形補助圧力受け溝；４０９、第２多段階矩形溝；４０９１、第２矩形基本圧力受け溝；４０９２、第２矩形補助圧力受け溝；４１０、第１多段階円形溝；４１０１、第１円形基本圧力受け溝；４１０２、第１円形補助圧力受け溝；４１１、第２多段階円形溝；４１１１、第２円形基本圧力受け溝；４１１２、第２円形補助圧力受け溝；４１２、回転盤軸；４１３、回転盤ピン孔；４１４、回転盤ピンボス；
５０１、シリンダーブロック分流通路；５０２、シリンダーブロック還流通路；５０３、回転盤軸通過孔；
６０１、スライド溝；６０２、主軸液通流孔；７０１、主軸支持枠還流溝；１００１、作動室。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の技術的手段、目的及び効果をより明確にするために、以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態を説明する。

【0012】

図１から図３に示すように、本発明に記載の球形ポンプは、シリンダーヘッド１、ピストン２、回転盤４、シリンダーブロック５、主軸６、主軸支持枠７などを含む。シリンダーブロック５及びシリンダーヘッド１は、半球形のキャビティを有する。シリンダーブロック５、シリンダーヘッド１及び主軸支持枠７は、順にネジを介して固定接続されて球形キャビティを有する球形ポンプハウジング、即ち、球形ポンプステータを形成する。ピストン２、回転盤４及び主軸６は順に接続されて球形ポンプロータを構成する。主軸支持枠７によって、主軸６は回転可能に支持される。主軸支持枠７は、ネジを介してシリンダーブロック５の下端に固定接続される。ピストン２と回転盤４とは、センターピン３を介してヒンジ接続される。ピストン２のピストン軸２０３は、シリンダーヘッド１内のピストン軸孔１０４内に挿入され、回転盤４の回転盤軸の下端にあるスライドシュー４０３は、主軸６の上端にあるスライド溝６０１内に挿入される。

【0013】

図４、図５に示すように、シリンダーヘッド１の上端面には、入液孔１０１及び排液孔１０２が設けられる。シリンダーヘッド１の内球面には入液長円孔１０５、排液長円孔１０６及びピストン軸孔１０４が設けられる。ピストン軸孔１０４の軸線は、シリンダーヘッド１の内球面の球心を通る。シリンダーヘッド１の内球面上における入液長円孔１０５及び排液長円孔１０６の孔口は、それぞれピストン軸孔１０４の軸線に垂直な環状空間内に配置される。入液長円孔１０５はシリンダーヘッド１の上端にある入液孔１０１に連通し、排液長円孔１０６は、シリンダーヘッド１の上端にある排液孔１０２に連通する。ピストン２の回転により排液制御を実現する。各作動室が排液又は入液を必要とする場合、対応する作動室は入液長円孔１０５又は排液長円孔１０６に連通する。ピストン軸２０３がピストン軸孔１０４内を回転するときに産生する研磨屑がピストン２の外球面とシリンダーヘッド１の内球面との間に入ることを防止するために、シリンダーヘッド１の内球面に屑排出溝１０８が設けられる。屑排出溝１０８の一端は、入液長円孔１０５に連通する。屑排出溝１０８の他端は、シリンダーヘッド１の内球面に沿ってピストン軸孔１０４の方向に向かってピストン軸孔１０４の孔口近傍まで延在する。屑排出溝１０８の断面はＵ形であり、Ｕ形開口はシリンダーヘッド１の内球面に位置する。屑排出溝１０８の断面のサイズ（即ち、屑排出溝１０８の深さ及び幅のサイズ）は、球形ポンプに漏れが発生しないように設計される。屑排出溝１０８は、ピストン軸孔１０４に連通してもよく、ピストン軸孔１０４に連通しなくてもよい。このようにして、ピストン軸孔１０４から排出される研磨屑は屑排出溝１０８内に集まり、液体に伴って作動室１００１内に入り、流体に伴ってシリンダーの外部に排出される。

【0014】

図６、図７に示すように、シリンダーブロック５の下端には、シリンダーの外部まで貫通する回転盤軸通過孔５０３が設けられる。この回転盤軸通過孔５０３は、回転盤４が回転するときに回転盤軸がシリンダーブロック５に干渉しないサイズを有する。シリンダーブロック５の下端に係合する主軸６の部分には、シリンダーブロックスリーブ１１が設けられる。シリンダーブロック５の下端には、シリンダーブロックスリーブ孔が設けられる。シリンダーブロックスリーブ１１は、シリンダーブロックスリーブ孔内に位置し、主軸６が回転するときの上端回転支持に使用される（滑り軸受に相当する）。シリンダーブロックスリーブ孔の軸線、シリンダーブロックスリーブ１１の軸線は主軸６の軸線と重なり合い、シリンダーブロック５の内球面の球心を通る。シリンダーブロックスリーブ１１の内径は、主軸６の上端軸頸に適合する。シリンダーブロックスリーブ１１の外径は、シリンダーブロックスリーブ孔の内径に適合する。シリンダーブロックスリーブ１１は、円柱状スリーブであり、材料がＰＥＥＫである。シリンダーブロックスリーブ１１の外円柱及び内円柱面には、軸方向に沿って貫通した冷却溝が設けられる。冷却液が冷却溝を流れて主軸６及びシリンダーブロックスリーブ１１を冷却及び潤滑する。

【0015】

図１３、図１４に示すように、ピストン２は球形頂面２０２１、特定の角度（角度はαであり、αは１０度～２５度である）をなす２つの側面２０４１、及び２つの側面２０４１の下部に位置するピストンピンボス２０４を有する。ピストン２の球形頂面２０２１の中央には、ピストン軸２０３が突出する。ピストン軸２０３の軸線はピストン２の球形頂面２０２１の球心を通る。ピストン軸２０３は、シリンダーヘッド１の内球面におけるピストン軸孔１０４内に挿入される。ピストン２の球形頂面２０２１は、前記球形キャビティと同一の球心を有し、密封動きばめを形成する（密封が実現されるとともに動き可能に嵌合される）。ピストンピンボス２０４は半円柱構造であり、半円柱の中心軸線には、貫通したピストンピン孔２０５がある。ピストン２の下部にあるピストンピンボス２０４には、半円柱凹溝が形成されるようにノッチ２０６が設けられる。このピストン２のノッチ２０６は、ピストンピンボス２０４の中央に位置し、ピストンピンボス２０４のピストンピン孔２０５の軸線に垂直である。ピストン２のノッチ２０６の幅は、回転盤ピンボスの突起の半円柱体の幅に適合する。実際の生産において、ピストン２は、ステンレス鋼の金属基体、即ち、ピストン基体２０１の上に、射出によりＰＥＥＫ層（即ち、ピストンＰＥＥＫ被覆層２０２）を被覆することにより、ピストンの球形頂面２０２１、ピストンピンボス２０４の外円柱面及び両側の球面２０４１、ピストンピンボス２０４の半円柱凹溝の両側面及び円弧底面、ピストン軸２０３の円柱面の表面にはＰＥＥＫ被覆層を設ける。これによって、運動部分に鋼とＰＥＥＫの摩擦対が形成される。ＰＥＥＫ材料は、耐摩耗性、高強度、耐腐食性及び自己潤滑性を有し、良好な耐摩耗材料であるとともに、ステンレス鋼と良好な摩擦ペアリング特性を有する。

【0016】

図１５から図１８に示すように、回転盤４は、その上部にピストンピンボス２０４に対応する回転盤ピンボス４１４を有する。回転盤４の下端の中心には、回転盤軸４１２が突出する。回転盤軸４１２は、回転盤の球面の球心を通る。在回転盤軸４１２の端部には、スライドシュー４０３が設けられる。回転盤４の上部と下端面との間の外周面は回転盤の球面である。回転盤の球面は、前記球形キャビティと同一の球心を有し、球形キャビティに密接して密封動きばめを形成する（密封が実現されるとともに動き可能に嵌合される）。前記回転盤ピンボス４１４の両端は半円柱凹溝であり、中部は突起した半円柱である。半円柱の中心には、貫通した回転盤ピン孔４１３が設けられる。センターピン３は、前記回転盤ピンボス４１４の回転盤ピン孔４１３及びピストンピンボス２０４に形成されたピストンピン孔２０５に挿入されて円柱ヒンジを形成する。円柱ヒンジの各合わせ面は、互いに密封動きばめを形成し（密封が実現されるとともに動き可能に嵌合され）、円柱ヒンジの両端と球形キャビティは密封動きばめを形成する（密封が実現されるとともに動き可能に嵌合される）。ピストン２と回転盤４は、円柱ヒンジを介して密封動的接続を形成する。センターピン３の両端には、ＰＥＥＫ材料製の円弧状入れ子が設けられる。円弧状入れ子の円弧形状は、球形キャビティの形状に適合する。実際の生産において、回転盤４は、ステンレス鋼の金属基体、即ち、回転盤基体４０１の上に、射出によりＰＥＥＫ層（即ち、回転盤ＰＥＥＫ被覆層４０２）を被覆することにより、回転盤の球面、スライドシュー４０３とスライド溝６０１の接触する平行な両側面の表面にある被覆層がＰＥＥＫとなる。これによって、運動部分に鋼とＰＥＥＫの摩擦対が形成される。センターピン３の両端は円弧面であり、センターピン３と、ピストンピンボス２０４及び回転盤ピンボス４１４に形成されたピン孔との接触部分の円柱面の材料はＰＥＥＫであるため、センターピン３の強度が保証される。センターピン３は、鋼基体上に一層のＰＥＥＫ材料が被覆される。

【0017】

図８から図１２に示すように、主軸支持枠７は、ネジを介してシリンダーブロック５の下端に固定される。主軸６は、主軸支持枠７を介してシリンダーブロック５の下端に接続される。主軸６の上端面には、長方形のスライド溝６０１が設けられる。スライド溝６０１の断面サイズは、回転盤４上のスライドシュー４０３の平行な両側面の間の厚さに適合する。回転盤軸は、シリンダーブロック５の下端から伸出し、スライドシュー４０３は、主軸６の上端にあるスライド溝６０１内に挿入される。スライドシュー４０３の互いに平行な両側面とスライド溝６０１の両側面とは互いにフィットして滑りばめを形成する。主軸支持枠７に対応する主軸６の下端における部分には、軸受８及びシールリング９が設けられる。主軸支持枠７の軸孔における孔壁には、主軸支持枠還流溝７０１が設けられる。主軸支持枠還流溝７０１は、シリンダーブロック５の下端面におけるシリンダーブロック還流通路５０２に連通する。スライド溝６０１の底面には主軸液通流孔６０２が設けられる。主軸液通流孔６０２は、主軸６の上端の液体を主軸６の下端軸頸と主軸支持枠７との間に隙間内（シールリング９の上方）に導入し、さらに主軸支持枠還流溝７０１からシリンダーブロック還流通路５０２内に戻すためのものである。主軸支持枠７は主軸の回転に支持を提供する。主軸６の下端は、動力機構に接続されて球形ポンプの動作に動力を提供する。

【0018】

シリンダーヘッド１には、シリンダーヘッド分流通路１０３及びシリンダーヘッド還流通路１０７が設けられる。シリンダーブロック５には、シリンダーブロック分流通路５０１及びシリンダーブロック還流通路５０２が設けられる。シリンダーヘッド分流通路１０３の上端及びシリンダーヘッド還流通路１０７の上端は、それぞれ入液孔１０１に連通する。シリンダーヘッド分流通路１０３及びシリンダーヘッド還流通路１０７の下端は、シリンダーヘッド１の下端フランジ面に設けられる。シリンダーブロック分流通路５０１及びシリンダーブロック還流通路５０２の上端は、シリンダーブロック５の上端フランジ面に設けられる。シリンダーヘッド分流通路１０３の下端は、シリンダーブロック分流通路５０１の上端に連通する。シリンダーブロック還流通路５０２の上端は、シリンダーヘッド還流通路１０７の下端に連通する。シリンダーブロック還流通路５０２の下端は、主軸支持枠還流溝７０１に連通する。入液孔１０１内には、スロットル階段１０１１が設けられる。入液孔１０１内の液体は、スロットル面によってスロットリングされた後、ほとんど液体を吸引する作動室１００１に入り、少部分が冷却通路内に入ってシステムを冷却する。シリンダーヘッド分流通路１０３、シリンダーブロック分流通路５０１、集液槽、主軸支持枠還流溝７０１、シリンダーブロック還流通路５０２、シリンダーヘッド還流通路１０７は順に連通して球形ポンプ冷却通路を構成する。冷却通路の入口は入液孔１０１に連通し、入液孔１０１から分流する冷却液は、順にシリンダーヘッド分流通路１０３、シリンダーブロック分流通路５０１を経てシリンダーブロック５の下端、主軸６の上端及び主軸支持枠７の上端からなるキャビティである集液槽に入り、さらに順に主軸支持枠還流溝７０１、シリンダーブロック還流通路５０２、シリンダーヘッド還流通路１０７を経て入液孔１０１内に戻り、作動室１００１内に吸引されることにより、球形ポンプの冷却循環システムが形成される。

【0019】

前記ピストン軸孔１０４及び回転盤軸４１２の軸線は、いずれも前記球形キャビティの球心を通る。ピストン軸孔１０４及び回転盤軸４１２の軸線と、主軸６の軸線との角度はいずれもαである。前記スライドシュー４０３の平行な両側面は、回転盤軸線の両側に対称的に配置され、円柱ヒンジの軸線に平行である。主軸６が回転して回転盤４及びピストン２を駆動する際に、スライドシュー４０３はスライド溝６０１内を往復摺動し、ピストン２と回転盤４は互いに対して揺動する。前記回転盤４の上端面、前記ピストン２の両側面と、前記球形キャビティとの間には、容積が交互に変化する２つの作動室１００１が形成される。１つの作動室１００１が吸液するときに、もう１つの作動室１００１は圧縮して排液する。主軸６が１周回転するたびに、ピストン２はピストン軸孔１０４の軸線の周りに１周回転し、ピストン２は、回転盤４に対してセンターピン３の軸線の周りに１回揺動すると同時に、回転盤４のスライドシュー４０３は主軸６内のスライド溝６０１内を１回揺動する。揺動幅は２αである。２つの作動室１００１は、それぞれ完全な吸液又は圧縮排液過程を１回行う。

【0020】

図２、図３、図１５から図１８に示すように、回転盤４のスライドシュー４０３の平行な両側面とスライド溝６０１との間には、静圧支持構造が設けられる。静圧支持構造は、回転盤４に設けられる第１液流通路４０４、第２液流通路４０５、及びスライドシュー４０３の平行な両側面に設けられる液体圧力受け溝を含む。前記液体圧力受け溝は、スライドシュー４０３の平行な両側面に設けられる第１液体圧力受け溝４０６及び第２液体圧力受け溝４０７を含む。

【0021】

回転盤４内には、第１液流通路４０４及び第２液流通路４０５が設けられる。第１液流通路４０４は、第１液流通路入口４０４１、第１通路、及び第１液流通路出口４０４２を含む。第１液流通路入口４０４１は、回転盤４の上端面に設けられ、１つの作動室１００１に連通する。第１液流通路出口４０４２は、スライドシュー４０３の平行な両側面のうちの１つの側面に設けられる。第１液流通路入口４０４１及び第１液流通路出口４０４２は、それぞれ回転盤軸線が位置する、スライドシュー４０３の平行な両側面と平行な平面（この平面はスライドシュー４０３の平行な両側面と平行であるとともに、回転盤球面の球心を通る）の両側に位置する。第２液流通路４０５は、第２液流通路入口４０５１、第２通路、及び第２液流通路出口４０５２を含む。第２液流通路入口４０５１は、回転盤４の上端面に設けられ、もう１つの作動室１００１に連通する。第２液流通路出口４０５２は、スライドシュー４０３の平行な両側面のうちのもう１つの側面に設けられる。第２液流通路入口４０５１及び第２液流通路出口４０５２は、それぞれ回転盤軸線が位置する、スライドシュー４０３の平行な両側面と平行な平面（この平面はスライドシュー４０３の平行な両側面と平行であるとともに、回転盤球面の球心を通る）の両側に位置する。第１通路及び第２通路は、回転盤４内において互いに独立する。このスライドシュー４０３は、このスライド溝６０１内に位置する。スライドシュー４０３の平行な両側面は、それぞれスライド溝６０１の平行な両側面にフィットして滑りばめを形成する。前記静圧支持構造は、スライドシュー４０３の平行な両側面と球形ポンプのスライド溝６０１の平行な両側面との間に設けられる。加工の便利及びスライドシュー４０３とスライド溝６０１との間の摩擦力の低減のために、最も好ましくは、スライドシュー４０３の平行な両側面とスライド溝６０１の側面との間にスライドシューライナ１０を設ける。スライドシューライナ１０はＰＥＥＫ板状である。スライドシューライナ１０は、２枚あり、それぞれスライドシュー４０３の平行側面の両側に設けられる。スライドシューライナ１０の片側は、スライド溝６０１の側面に密接し、スライドシューライナ１０の他側は、スライドシュー４０３の平行側面の片側に密接する。スライドシューライナ１０は、スライド溝６０１に固定した後に一体に加工されてもよい。加工する際に、スライドシューライナ１０の両側面がスライドシュー４０３の両側面にフィットし、隙間を制御し、スライドシュー４０３の平行な両側面が両側のスライドシューライナ１０にフィットしてスライド溝６０１内をスライドシューライナ１０の表面に沿って往復摺動することを確保する。

【0022】

スライドシュー４０３の平行な両側面には、それぞれ第１液体圧力受け溝４０６及び第２液体圧力受け溝４０７が設けられる。第１液流通路出口４０４２は、第１液体圧力受け溝４０６に連通し、第２液流通路出口４０５２は、第２液体圧力受け溝４０７に連通する。第１液流通路出口４０４２及び第２液流通路出口４０５２の流通面積をできるだけ減少させることにより、静圧支持構造の液体流量を制御し、容積効率の顕著な低下を回避する。第１液体圧力受け溝４０６の断面サイズは、第１液流通路出口４０４２の断面サイズよりも遥かに大きく、第２液体圧力受け溝４０７の断面サイズは、第２液流通路出口４０５２の断面サイズよりも遥かに大きい。第１液体圧力受け溝４０６及び第２液体圧力受け溝４０７の表面は、スライドシュー４０３の両平行側の平面よりもやや低く、一般には１ｍｍ低い。第１液流通路出口４０４２及び第２液流通路出口４０５２の直径は、一般に０．３から３ｍｍである。液圧支持の液体支持力を増大させるために、第１液体圧力受け溝４０６及び第２液体圧力受け溝４０７の断面面積をできるだけ大きくし、少なくとも１０倍以上にする。つまり、第１液体圧力受け溝４０６の断面サイズは第１液流通路出口４０４２の断面サイズの１０倍以上であり、第２液体圧力受け溝４０７の断面サイズは第２液流通路出口４０５２の断面サイズの１０倍以上である。

【0023】

球形ポンプが動作する際に、第１液流通路４０４に連通する作動室１００１が高圧である場合、ロータ全体は、スライドシュー４０３における第１液体圧力受け溝４０６が設けられる側（低圧にある作動室１００１の側）へ一方向押し付けることにより、スライドシュー４０３における第１液体圧力受け溝４０６が設けられる側面と、対応するスライド溝６０１内のスライドシューライナ１０との間の隙間が小さくなるとともに、第１液体圧力受け溝４０６が設けられる側に位置する回転盤球面と球形キャビティとの間の隙間も小さくなり、第１液体圧力受け溝４０６が設けられるスライドシュー側面とスライドシューライナ１０との間の摩擦力が大きくなり、回転盤球面と球形キャビティとの間の摩擦力が大きくなる。しかし、この場合、第１液流通路４０４内の高圧液体が第１液体圧力受け溝４０６内に入ることで第１液体圧力受け溝４０６内に大きな液圧が発生し、この液圧は、静圧支持構造としてスライドシュー４０３の側面とスライドシューライナ１０との間に作用することにより、第１液流通路４０４に連通する作動室の高圧によるロータに対する一方向の押し付けに対抗することによって、スライドシュー４０３における第１液体圧力受け溝４０６が設けられる側面と、対応するスライドシューライナ１０との間の隙間が大きくなり、設計値に回復するとともに、回転盤球面と球形キャビティとの間の隙間も正常に戻る。これによって、球形ポンプが動作する際の各合わせ面間の摩擦力、球形ポンプの摩耗が減少され、球形ポンプの使用寿命が延長される。

【0024】

同様に、第２液流通路４０５に連通する作動室１００１が高圧である場合、ロータ全体は、スライドシュー４０３における第２液体圧力受け溝４０７が設けられる側（低圧にある作動室１００１の側）へ一方向に押し付けることにより、スライドシュー４０３における第２液体圧力受け溝４０７が設けられる側面と、対応するスライド溝６０１内のスライドシューライナ１０との間の隙間が小さくなるとともに、第２液体圧力受け溝４０７が設けられる側に位置する回転盤球面と球形キャビティとの間のも小さくなり、第２液体圧力受け溝４０７が設けられるスライドシュー側面とスライドシューライナ１０との間の摩擦力が大きくなり、回転盤球面と球形キャビティとの間の摩擦力が増大する。しかし、この場合、第２液流通路４０５内の高圧液体が第２液体圧力受け溝４０７内に入ることで第２液体圧力受け溝４０７内に大きな液圧が発生し、この液圧が静圧支持構造としてスライドシュー４０３の側面とスライドシューライナ１０との間に作用することにより、第２液流通路４０５に連通する作動室の高圧によるロータに対する一方向の押付力に対抗する。これによって、スライドシュー４０３における第２液体圧力受け溝４０７が設けられる側面と、対応するスライドシューライナ１０との間の隙間が大きくなり、設計値に回復するとともに、回転盤球面と球形キャビティとの間の隙間も正常に戻る。球形ポンプは周期的に動作し、２つの作動室１００１が交互に高圧を発生し、第１液流通路４０４と第２液流通路４０５が交互に高圧の作動室１００１に連通し、絶えずにロータが動作するときの不平衡力を平衡化し、動作面間の隙間を調整することによって、球形ポンプが動作するときの各合わせ面間の摩擦力、球形ポンプの摩耗が減少され、球形ポンプの使用寿命が延長される。

【0025】

本発明において、液体圧力受け溝の形状は矩形、円形又は他の形状であってもよく、スライドシュー４０３の平行な両側面のそれぞれの中央に設けられる。液体圧力受け溝は、多段階圧力受け溝、即ち、多段階液体圧力受け溝となるように設計されてもよい。多段階液体圧力受け溝は、多段階円形溝又は多段階矩形溝であってもよい。多段階圧力受け溝は、スライドシュー４０３の平行な両側面の中央に位置する第１多段階圧力受け溝及び第２多段階圧力受け溝を含む。第１液流通路出口４０４２は、第１多段階圧力受け溝に連通する。第２液流通路出口４０５２は、第２多段階圧力受け溝に連通する。第１多段階圧力受け溝の断面サイズは、第１液流通路出口４０４２の断面サイズよりも大きい。第２多段階圧力受け溝の断面サイズは、第２液流通路出口４０５２の断面サイズよりも大きい。第１多段階圧力受け溝及び第２多段階圧力受け溝の表面は、スライドシュー４０３の両平行側平面よりもやや低い。第１多段階圧力受け溝及び第２多段階圧力受け溝は、いずれも１つの基本圧力受け溝及び複数の補助圧力受け溝を含む。基本圧力受け溝は、スライドシュー４０３の平行な両側面の中央に設けられる。第１液流通路出口４０４２は、基本圧力受け溝の底部に設けられることによって、第１液流通路４０４は第１多段階圧力受け溝に連通する。第２液流通路出口４０５２は、基本圧力受け溝の底部に設けられることによって、第２液流通路４０５は、第２多段階圧力受け溝に連通する。基本圧力受け溝の外周には、複数の補助圧力受け溝がそれぞれ設けられる。複数の補助圧力受け溝は、順に基本圧力受け溝の外周に配置される。基本圧力受け溝内の高圧液体は主な液圧を受ける。基本圧力受け溝内の高圧液体は、スライドシュー４０３の平行な両側面とスライドシューライナ１０の平面との間の隙間を通過し、一部が溢れ出て外周にある隣り合う補助圧力受け溝内に入る。補助圧力受け溝内の高圧液体は、スライドシュー４０３にも静圧支持構造の作用を奏し、支持面積を増大させる。この補助圧力受け溝内の液体は、一部がさらに外周にある隣り合う補助圧力受け溝内に入り、基本圧力受け溝から順に外周にある各段階の補助圧力受け溝に入る。多段階圧力受け溝内の液体の圧力が段々に低くなり、液体の量も段々に少なくなる。多段階圧力受け溝により、環中央に位置する基本圧力受け溝の圧力が最大であることが保証され、高圧作動室から導入される液体流量が効果的に利用され、液体静圧支持構造力が安定し、分布が均一であり、静圧支持構造の効果がより良好である。

【0026】

図１９、図２０に示すように、第１多段階圧力受け溝及び第２多段階圧力受け溝はいずれも矩形溝である。即ち、第１多段階圧力受け溝は第１多段階矩形溝４０８である。第１多段階矩形溝４０８は、スライドシュー４０３の平行な両側面のうちの１つの側面の中心に設けられる第１矩形基本圧力受け溝４０８１と、第１矩形基本圧力受け溝４０８１の外周に周設される第１矩形補助圧力受け溝４０８２とを含む。第２多段階圧力受け溝は、第２多段階矩形溝４０９である。第２多段階矩形溝４０９は、スライドシュー４０３の平行な両側面のもう１つの側面の中心に設けられる第２矩形基本圧力受け溝４０９１と、第２矩形基本圧力受け溝４０９１の外周に周設される第２矩形補助圧力受け溝４０９２とを含む。第１多段階矩形溝４０８及び第２多段階矩形溝４０９は、それぞれスライドシュー４０３の平行な両側面に設けられる。第１液流通路出口４０４２は、第１多段階矩形溝４０８の第１矩形基本圧力受け溝４０８１の底部に設けられることで、第１多段階矩形溝４０８は、第１液流通路４０４に連通する。第２液流通路出口４０５２は、第２多段階矩形溝４０９の第２矩形基本圧力受け溝４０９１の底部に設けられることで、使第２多段階矩形溝４０９は、第２液流通路４０５に連通する。

【0027】

図２１、図２２に示すように、第１多段階圧力受け溝及び第２多段階圧力受け溝はいずれも円形溝である。即ち、第１多段階圧力受け溝は第１多段階円形溝４１０である。第１多段階円形溝４１０は、スライドシュー４０３の平行な両側面のうちの１つの側面の中心に設けられる第１円形基本圧力受け溝４１０１と、第１円形基本圧力受け溝４１０１の外周に周設される第１円形補助圧力受け溝４１０２とを含む。第２多段階圧力受け溝は、第２多段階円形溝４１１である。第２多段階円形溝４１１は、スライドシュー４０３の平行な両側面のうちの１つの側面の中心に設けられる第２円形基本圧力受け溝４１１１と、第２円形基本圧力受け溝４１１１の外周に周設される第２円形補助圧力受け溝４１１２とを含む。第１多段階円形溝４１０及び第２多段階円形溝４１１は、それぞれスライドシュー４０３の平行な両側面に設けられる。第１液流通路出口４０４２は、第１多段階円形溝４１０の基本圧力受け溝の底部に設けられることで、第１多段階円形溝４１０は、第１液流通路４０４に連通する。第２液流通路出口４０５２は、第２多段階円形溝４１１の第２円形基本圧力受け溝４１１１の底部に設けられることで、第２多段階円形溝４１１は、第２液流通路４０５に連通する。

【0028】

加工プロセスを簡素化するために、第１液流通路４０４及び第２液流通路４０５は、加工時に、複数のセグメントの通路を組み合わせて構成されてもよい。第１液流通路４０４を加工する際に、まず回転盤４の上端面に位置する第１液流通路入口４０４１から特定の角度で下向きに穿孔し、そしてスライドシュー４０３の下端部から特定の角度で上向きに穿孔して前記下向きへの穿孔に連通させ、さらにスライドシュー４０３の側面における液体圧力受け溝の底部から孔を開けて前記孔に連通する第１液流通路出口４０４２の孔を形成し、最後にスライドシュー４０３の下端部の孔口を塞げばよい。同様の方法により第２液流通路４０５を加工し、まず回転盤４の上端面に位置する第２液流通路入口４０５１から特定の角度で下向きに穿孔し、そしてスライドシュー４０３の下端部から特定の角度で上向きに穿孔して前記下向きへの穿孔に連通させ、さらにスライドシュー４０３の側面における液体圧力受け溝の底部から孔を開けて前記孔に連通する第２液流通路出口４０５２の孔を形成し、最後にスライドシュー４０３の下端部の孔口を塞げばよい。

【0029】

以上の説明は、本発明の模式的な実施形態に過ぎず、本発明の範囲を制限するものではない。当業者が本発明の思想及び原則から逸脱しない範囲で行う同等変化及び修正は、いずれも本発明の保護範囲に含まれるべきである。なお、本発明の各組成部分は、前記全体の使用に限定されず、本明細書に記載の各技術的特徴は、必要に応じてその一つを単独で使用してもよく、複数の特徴を組み合わせて使用してもよい。そのため、本発明には、本発明の技術的特徴に関する他の組み合わせ及びその具体的な使用が含まれる。

【0030】

本出願は、２０１９年１１月０１日に出願された中国特許出願第２０１９１１０６０８７１．１号（発明名称球形ポンプロータ静圧支持構造）、及び２０１９年１１月０１日に出願された中国特許出願第２０１９１１０６１５５８．Ｘ号（発明名称：静圧支持構造を備える球形ポンプ）の優先権を主張する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】