JPH0458070A - 液圧回転機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液圧回転機に係り、特に、斜板型、斜軸型及び
ラジアル型の液圧ポンプ又はモータとして好適に用いら
れる液圧回転機の改良に関するものである。

〔従来の技術１ 第６図乃至第１０図は従来技術による斜板型液圧回転機
を示す。

同図に示す如（、液圧回転機は、ケーシング１と、この
ケーシング１内に軸受を介して回転自在に支持された回
転軸２と、この回転軸２を中心にこれと一体に回転自在
に設けられたシリンダブロック３と、これらケーシング
１とシリンダブロック３との間に設けられた分配弁板４
と、このシリンダブロック３を挟んで分配弁板４の他側
に設けられた斜板（図示せず）を備えた構成を有してい
る。

ここで、上記シリンダブロック３は前記分配弁板４に摺
接しつつ回転するもので、このために、シリンダブロッ
ク３の端面には摺動面５が設けられると共に、分配弁板
４にはこの摺動面５が摺接する切換摺接面６が設けられ
ている。前記摺動面５及び切換摺接面６は前記回転軸２
に直交する平坦面または球面により形成されている。

また、前記シリンダブロック３には、このシリンダブロ
ック３０回転に伴ってピストン７が往復動する複数個（
通常奇数個）のシリンダ８が前記回転軸２の周りに等間
隔に穿設され、各シリンダ８はシリンダポート９を介し
て摺動面５に開口している。一方、前記分配弁板４の切
換摺接面６側には層形状の一対の吸排ポート１０．１１
が形成され、この切換摺接面６の反対側には段付き円筒
状のシリンダ穴１２がシリンダ８に対応して複数個設け
られ、これら各シリンダ穴１２は吸排ポート１０．１１
に対して個別に連通している。

一方、ケーシング１には前記各シリンダ穴１２と同軸に
対向して複数個のシリンダ穴１３が設けられ、各シリン
ダ穴１３は一対の吸排通路１４゜１５と連通している。

さらに、１６は前記ケーシング１と分配弁板４との間に
前記シリンダブロック３のシリンダ８の数に対応して設
けられた分配弁板押圧部材で、この分配弁板押圧部材１
６は分配弁板４をシリンダブロック３側に常に押圧して
いると共に該分配弁板４の回転を防止している。ここで
、前記分配弁板押圧部材１６は前記分配弁板４に形成さ
れたシリンダ穴１２と、ケーシング１に形成されたシリ
ンダ穴１３との間に摺動可能に設けられた円筒状の押圧
ピストン１７と、該押圧ピストン１７を分配弁板４側に
付勢するべくシリンダ穴１３内に設けられたばね部材１
８とから構成され、且つ前記押圧ピストン１７には油通
路１９が穿設され、前記吸排ポート１０．１１と前記吸
排通路１４゜１５とを連通している。

従来技術による液圧回転機は前述の構成を有するもので
、吸排通路１４を作動流体の吸込通路とし、吸排通路１
５を吐出通路とすることにより斜板型ポンプとして用い
た場合につき、その動作を説明する。

シリンダブロック３が第６図中矢示方向へ回転駆動され
ると、このシリンダブロック３の回転軸心に対して傾斜
して設けられた斜板により、前記各ピストン７が前記シ
リンダ８内を往復動する。

そして、前記シリンダブロック３に穿設されたシリンダ
ポート９が、吸込側の吸排ポート１０に開口する半回転
の間は、シリンダ８内のピストン７が摺動面５側から遠
ざかる方向へ伸長することにより、吸込通路１４、シリ
ンダ穴１３、油通路１９、吸排ポート１０及びシリンダ
ポート９を介してシリンダ８内に作動流体が吸い込まれ
る吸込行程となる。

一方、前記シリンダポート９が吐出側の吸排ポート１１
に開口する半回転の間は、ピストン７がシリンダ８内を
前記摺動面５側へ前進することにより、シリンダ８内の
作動流体を加圧してシリンダ８からシリンダポート９、
吸排ポート１１、油通路１９、シリンダ穴１３、吐出通
路１５を介して吐出させる吐出行程となる。このように
、吸込行程と吐出行程とを繰り返すことによりポンプ作
用が行なわれる。

前述のようにポンプ作用が行なわれる間において、吐出
行程時にシリンダブロック３の摺動面５と分配弁板４の
切換摺接面６との間に高圧が作用し、この高圧によって
第６図に示す如（シリンダブロック３と分配弁板４とを
相互に離反させる方向の開離力Ｆが発生する。

一方、分配弁板４には各押圧ピストン１７を介してばね
部材１８による付勢力Ｈが作用すると共に、高圧の作動
流体が流入しているシリンダ穴１３内の圧力により、第
６図に示す如く、この分配弁板４は前述の開離力Ｆに抗
してシリンダブロック３への押付力Ｒが付与される。

前記開離力Ｆは上記シリンダブロック３と分配弁板４と
の間の摺動抵抗を低下させて機械効率を向上させる効果
を有している反面、前記押付力Ｒよりも大き過ぎる場合
にはシリンダブロック３と分配弁板４との間に隙間を発
生させ、流体が漏洩するという現象があった。

ここで、第８図乃至第１０図に基づき前述の開離力Ｆと
押付力Ｒとの関係について詳細に説明する。

まず、開離力Ｆについて説明すると、シリンダブロック
３には５個のシリンダ８が穿設されているものとして、
シリンダブロック３が第８図及び第９図中矢示方向に回
転すると、その回転に伴って、シリンダ８は第８図に示
すように３個が高圧側の吸排ポート１１に連通している
状態と、第９図に示すように２個のシリンダ８が高圧側
の吸排ポート１１とに連通している状態とがある。この
結果、シリンダブロック３の摺動面５と分配弁板４の切
換摺接面６との間に開離方向に作用する圧力作用面積（
第８図及び第９図中の斜線部分）は第８図の状態と第９
図の状態とでは異なっている。従って、第１０図に実線
で示すようにシリンダブロック３の一回転中に開離力Ｆ
の大きさが変動し、高開離力発生区間Ａと低開離力発生
区間Ｂとが生じることになる。

一方、押付力Ｒは各押圧ピストン１７に作用するばね部
材１８の付勢力Ｈと、シリンダ穴１３内で各押圧ピスト
ン１７に作用する流体圧との和として構成され、この押
付力Ｒは第１０図中に一点鎖線で示す如く、シリンダブ
ロック３の回転如何に拘らずに一定である。

そこで、ばね部材１８のばね定数、押圧ピストン１７の
配設個数、受圧面積等を適宜に設計し、押付力Ｒが開離
力Ｆより大となるように設定すればシリンダブロック３
と分配弁板４との密着性を維持することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来技術による液圧回転機においては以
下の問題点があった。

シリンダブロック３は分配弁板４に対して摺動するもの
であるから、その摺動を円滑にするためには押付力Ｒの
大きさを開離力Ｆに対して数パーセントから１０数パー
セント大きくした状態に保持する必要がある。そこで、
高い開離力Ｆが発生する高開離力発生区間Ａを基準にし
て押付力Ｒを設定すると、低開離力発生区間Ｂにおける
開離力Ｆと押付力Ｒとには大きな差Ｅが発生するために
、高圧作動時に大きな面圧が生じてシリンダブロック３
を円滑に摺動させることができな（なる。一方、低い開
離力Ｆが発生する低開離力発生区間Ｂを基準として押付
力Ｒを設定すると、高開離力発生区間Ａにおいて圧油が
漏洩して容積効率が低下する不都合が生じる。

また、前述の如くシリンダブロック３の回転に応じて圧
力作用面積が変動すると、これに伴って、開離力Ｆが作
用する作用点も変動することになる。即ち、第９図に示
すように開離力Ｆが作用する作用中心点が高開離力発生
区間Ａ中はＷ−Ｘと変動し、低開離力発生区間Ｂに入る
とＸからＹに変移してＹ→Ｚと変動することになる。こ
れに対して、押付力Ｒは一定であるからその作用中心点
は一定である。従って、押付力Ｒの作用中心点をＷ−Ｘ
上に設けると、開離力Ｆの作用中心点がＹ−Ｚとなる低
開離力発生区間Ｂにおいては作用中心点の位置が相互に
太き（ずれて、分配弁板４のモーメントの平衡が保持で
きずに不平衡力が発生する。このために、摺動面５と切
換摺接面６との間に隙間が発生し、過度の漏洩を発生さ
せて容積効率を低下させたり、片当たりが生じて摺動抵
抗が増大する欠点があった。

本発明は前述した従来技術の問題点に鑑みなされたもの
で、押付力と開離力との差を一定に保持することにより
、作動流体の漏洩を防止して容積効率を向上させると共
に摺動抵抗を低下させて機械効率を向上させることがで
きるようにしだ液圧回転機を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するために、本発明が採用する構成は、
ケーシングと、該ケーシング内に回転軸を中心に回転自
在に設けられ、ピストンが往復動する複数個のシリンダ
が穿設されたシリンダブロックと、前記ケーシングとシ
リンダブロックとの間に設けられ、一対の吸排ポートが
穿設された分配弁板と、前記シリンダブロックのシリン
ダの数に対応してケーシングと分配弁板との間に複数個
設けられ、分配弁板を前記シリンダブロック側に押圧す
る分配弁板押圧部材とを備えてなる液圧回転機において
、前記ケーシングには圧油の供給により分配弁板をシリ
ンダブロック側に押圧する他の分配弁板押圧部材を少な
（とも１個設け、前記ケーシングが回転する間に前記一
対の吸排ポートのうち高圧側となる吸排ポートと連通す
るシリンダの個数を検出する検出装置を設け、該検出装
置からの検出信号に基づいて前記他の分配弁板押圧部材
に圧油を供給する圧油供給装置を設けたことを特徴とす
る。

ここで前記検出装置は前記シリンダブロックにシリンダ
の数に対応して等間隔で設けられた被検出部材と、該多
枝検出部材の有無を検出する検出部材とから構成するこ
とができる。

さらに、前記各シリンダのシリンダポート角をα、一対
の吸排ポートのポート角をβ、前記被検出部材の拡開角
をγ、前記ピストンの数を２とすると、前記被検出部材
は、 γ＝α＋β−１８０”Ｘ［１−か］ なる関係をもって前記シリンダブロックに等間隔で設け
ることができる。

［作用］ このように構成することにより、開離力の大きさが変動
したとしても、高圧側の吸排ポートに連通するシリンダ
の個数を検出装置により検出して圧油供給装置を作動し
、圧油を他の分配弁板押圧装置に導くことにより、開離
力に追従して押付力を変化させることが可能となる。こ
のために、押付力と開離力に大きな差を生じることはな
く、シリンダブロックと分配弁板との間を円滑に摺動さ
せることができる。また、開離力が作用する作用点の変
動に押付は力の作用点も追従して変動するので、分配弁
板に作用するモーメントを平衡に保持でき、分配弁板と
シリンダブロックの間に隙間が生じるのを防止し、さら
に片当りが生じて摺動抵抗が増加するのも防止できる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について、第１図ないし第５図を
参照しつつ、詳細に説明する。なお、第６図に示す従来
技術と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省
略する。

２１は本実施例に適用されるケーシングで、該ケーシン
グ２１には従来技術のものと同様に分配弁板押圧部材１
６を構成する押圧ピストン１７とばね部材１８を収容す
るシリンダ穴１３がシリンダ８に対応して複数個設けら
れているものの、本実施例のケーシング２１には前記シ
リンダ１３よりも径方向外側に位置して、かつ後述の分
配弁板２３と対向する面側に複数個の有底シリンダ穴２
２．２２．・・・が等間隔で穿設されている点で異なる
。

また、２３は本実施例の分配弁板で、該分配弁板２３も
従来技術のものと同様に一対の吸排ポート１０．１１と
シリンダ８に対応した数のシリンダ穴１２が穿設されて
いるものの、本実施例の分配弁板２３にはケーシング２
１と対向する面側に半径方向に延びる鍔状の押圧ピスト
ン受部２３Ａが一体に形成されている点で異なる。

２４．２４．・・・は他の分配弁板押圧部材で、該多分
配弁板押圧部材２４は、従来技術による各分配弁板押圧
部材１６と協働し、分配弁板２３をシリンダブロック３
側に押圧するものである。ここで、前記各地の分配弁板
押圧部材２４は各有底シリンダ穴２２内にそれぞれ摺動
可能に設けられ、先端部が分配弁板２３の押圧ピストン
受部２３Ａに当接するロット状の押圧ピストン２５と、
該押圧ピストン２５を押圧ピストン受部２３Ａに向は付
勢するばね部材２６と、前記押圧ピストン２５によって
有底シリンダ穴２２内に画成された圧力室２７とから構
成されている。

２８は高圧側の吸排ポート１１に３個のシリンダポート
９が連通されている状態（第２図、第８図の状態）を検
出する検出装置で、該検出装置２８はシリンダブロック
３の外周にシリンダ８の数と対応して後述の関係をもっ
て等間隔で突起状に配設された５個の被検出部材２９，
２９．・・・と、該合波検８部材２９の有無を検出すべ
く、対の吸排ポート１０．１１間の上側切換部の上方（
第４図中のｙ−ｙ線上）に設けられた検出部材３０とか
ら構成されている。そして前記検出部材３０としては例
えば発光素子と受光素子とからなるフォトセンサが用い
られる。

ここで、第４図に示すように、 αニジリンダポート９のポート角 β：吸排ポート１０．１１のポート角 γ：被検出部材２９の角度 εニジリンダポート９の３個が高圧側吸排ポート１１と
連通し、第４図となった瞬間の開離力の作用角 φ：第４図の状態で下側シリンダポート９が下側切換部
から突出した角度 とすると、２個のシリンダポート９が高圧側の吸排ポー
ト１１と連通している状態（第３図の状態）かられずか
に矢示方向に回転し、シリンダブロック３が丁度第４図
の状態となって、３個のシリンダポート９が吸排ポート
１１と連通した瞬間となり、さらにシリンダブロック３
が矢示方向に回転して再び２個のシリンダポート９が吸
排ポート１１と連通していく過程を考えると、γ＝α−
φ　・・・（１） ε＝α＋β＋φ　・・・（２） （ただし、２はピストン本数） となるから、（１）〜（３）式に基づいて、として与え
ることができる。なお、実施例では（４）式からγは約
３４°に設定される。

この結果、被検出部材２９は、第４図の瞬間でｙ−ｙ線
上にその先端縁がくるようにして（４）式を満足する角
度をもって等間隔に配設すればよい。

さらに、３１，３１．・・・は他の分配弁押圧部材２４
の数と対応して設けられた圧油供給装置としての３ボ一
ト位置の電磁切換弁で、該各電磁切換弁３１は検出装置
２８からの検出信号に基づいて圧油を前記押圧部材２４
の圧力室２７に供給するものである。一方、３２は一対
の吸排ポート１４１５のうちの高圧側の圧油を選択する
シャトル弁を示し、前記電磁切換弁３１の一端側ポート
は該シャトル弁３２、タンク３３と接続され、他端側ポ
ートは圧力室２７と接続されている。そして、前記電磁
切換弁３１は、非通電時は戻しばねによって切換位置（
イ）となって圧力室２７をタンク３３と連通され、ソレ
ノイドに検出装置２８からの検出信号が入力されること
により、切換位置（ロ）となって、シャトル弁３２で選
択した高圧油を圧力室２７に供給し、他の分配弁板押圧
部材２４により分配弁板２３をシリンダブロック３側に
押圧するようになっている。

本実施例はこのように構成されるが、次にその動作につ
いて説明する。

なお、前述の液圧回転機を斜板型ポンプとして用いた場
合、ポンプ自体の基本的な動作は従来の液圧回転機と同
様であるので、その説明は省略する。

然るに、従来技術と同様な原因により、開離力Ｆが第５
図に示すようにシリンダブロック３の一回転中に変動し
て高開離力発生区間Ａと低開離力発生区間Ｂとが生じて
も、本実施例ではこの高開離力発生区間Ａを検出装置２
８で検出し、この検出信号に基づいて各電磁切換弁３１
を切換位置（ロ）とし、シャトル弁３２を介して高圧側
の圧油を他の分配弁板押圧部材２４の圧力室２７に供給
し、押圧ピストン２５を分配弁板２３に変位させ、開離
力Ｆの変動に追従して押付力Ｒを変化させることができ
る。

即ち、検出装置２８の被検出部材２９を（４）式の角度
をもってシリンダ８と同数だけ等間隔で配設し、検出部
材３０を第４図中のｙ−ｙ軸上に配置することにより、
高圧側の吸排ポート１１に対して３個のシリンダポート
が連通している高開離力発生区間Ａを検出し、この高開
離力発生区間Ａでのみ他の分配弁板押圧部材２４により
、押付力Ｒを大とするようにしている。

この結果、第５図に示すように、従来技術による分配弁
板押圧部材１６と協働して、高開離力発生区間Ａを基準
にして押付力Ｒを設定しても、低開離力発生区間Ｂを基
準にして押付力Ｒを設定しても、開離力Ｆと押付力Ｒの
差Ｅを常に一定に保つことができる。このため、シリン
ダブロック３と分配弁板２６との間に大きな面圧が生じ
ることはなく、シリンダブロック３と分配弁板２６を常
に円滑に摺動させることができ、押付力Ｒよりも開離力
Ｆが大きくなり圧液が漏洩して容積効率を低下させる事
態を防止することができる。

また、第９図中に示すように、開離力Ｆが作用する作用
点が高開離力発生区間Ａ中でＷ−Ｘに。

低開離力発生区間ＢではＸからＹに変移してＹ→Ｚと変
動しても、押付力Ｒの作用点もこれに追従して変動する
ので、開離力Ｆと押付力Ｒの作用中心点の位置が相互に
大きくずれて、分配弁板２６のモーメント平衡が保持で
きずに不平衡力が生じることはない。このため、本実施
例では摺動面５と切換摺接面６との間に隙間が発生し、
過度の漏洩が生じるのを防止し、容積効率を向上させる
ことができ、さらに片当りが生じて摺動抵抗が増加する
のも防止できるので機械効率を向上させることもできる
。

なお、実施例による検出装置２８は、高圧側となる吸排
ポート１１と連通するシリンダポート９の個数を検出す
るものとして述べたが、低圧側の吸排ポート１０と連通
するシリンダポート９の個数から高開離力発生区間Ａを
検出してもよいもので要はシリンダブロック３が回転す
る間に第３図の状態（高開離力発生区間Ａ）を検出でき
ればよい。

また、他の分配弁板押圧部材２４は従来からの分配弁板
押圧部材１６の外周側に複数個（偶数、奇数は問わない
）設けるものとして述べたが、当該他の分配弁板押圧部
材２４は高開離力発生区間Ａで押付力Ｒを大とできれば
よいものであり、その個数は最低１個でもよいものであ
り、この場合には高圧側となる吸排ポート１１の中間部
に配設することが好ましい。

一方、他の分配弁板押圧部材２４の圧力室２７にはシャ
トル弁３２を介してポンプ作用時の自己圧を供給するも
のとして述べたが、他のパイロット油圧源からの圧油を
供給してもよい。

さらに、実施例では、検出装置２８の検出部材３０とし
てフォトセンサを例示したが１例えば電磁ピックアップ
コイル、磁気抵抗素子等の他の回転検出手段を用いても
よいものである。

さらにまた、本発明による液圧回転機は斜板型液圧ポン
プを例示したが、斜軸型液圧回転機に適用してもよいこ
とは勿論であり、またロータ（シリンダブロック）の側
端面に分配弁板を有する形式のラジアルピストン型液圧
回転機に適用してもよいもので、シリンダブロックと分
配弁板を備えた形式のポンプ、モ〜りには広く適用でき
るものである。

〔発明の効果〕

本発明に係る液圧回転機は以上詳細に述べた如くであっ
て、分配弁板に対してシリンダブロックが摺接しつつ回
転する間に高圧側の吸排ポートと連通ずるシリンダの数
によって開離力が変動しても、この開離力に追従して押
付力を変化させ、これらの差を常に一定に保持する構成
としたから、シリンダブロックと分配弁板を常に円滑に
摺動させることができると共に、高開離力発生区間で圧
油が漏洩するのを防止し、容積効率を高めることができ
る。さらに開離力の作用点の移動に応じて押付力の作用
点を移動できるので、分配弁板のモ−メントバランスが
保持でき、シリンダブロックと分配弁板の間に隙間がで
きるのを防止し、過度の漏洩が防止できるので容積効率
を向上させることができ、しかも片当りが生じて摺動抵
抗が増加するのを防止するので機械効率を向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示し、第１図
は本実施例に係る液圧回転機の要部断面図、第２図及び
第３図は検出装置の配置関係を吸排ポートとシリンダポ
ートとの関係でそれぞれ示す動作説明図、第４図は吸排
ポート、シリンダポート及び被検出部材の相互の角度関
係を示す説明図、第５図は本実施例による開離力と押付
力との関係を示す線図、第６図乃至第１０図は従来技術
を示し、第６図は従来技術による液圧回転機の要部断面
図、第７図は第６図中の■−■線断面図、第８図および
第９図は油圧ポンプについての吸排ポートと油通路との
関係をそれぞれ異なる状態で示す動作説明図、第１０図
は開離力と押付力との関係を示す線図である。 １．２１・・・ケーシング、２・・・回転軸、３・・・
シリンダブロック、４，２３・・・分配弁板、５・・・
摺動面、６・・・切換摺接面、７・・・ピストン、８・
・・シリンダ、９・・・シリンダポート、１０．１１・
・・吸排ポート、１２．１３・・・シリンダ穴、１４．
１５・・・吸排通路、１６・・・分配弁板押圧部材、１
７．２５・・・押圧ピストン、１８．２６・・・ばね部
材、２２・・・有底シリンダ穴、２４・・・他の分配弁
板押圧部材、２７・・・圧力室、２８・・・検出装置、
２９・・・被検出部材、３０・・・検出部材、３１・・
・電磁切換弁、３２・・・シャトル弁。 特許出願人　　日立建機株式会社 代理人弁理士　　広　瀬　和　彦 第 図 １ら 第 図 第 図 第 図 第 図 第１０図 ンリ゛ツタフロ９．りｌφ云内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケーシングと、該ケーシング内に回転軸を中心に
   回転自在に設けられ、ピストンが往復動する複数個のシ
   リンダが穿設されたシリンダブロックと、前記ケーシン
   グとシリンダブロックとの間に設けられ、一対の吸排ポ
   ートが穿設された分配弁板と、前記シリンダブロックの
   シリンダの数に対応してケーシングと分配弁板との間に
   複数個設けられ、分配弁板を前記シリンダブロック側に
   押圧する分配弁板押圧部材とを備えてなる液圧回転機に
   おいて、前記ケーシングには圧油の供給により分配弁板
   をシリンダブロック側に押圧する他の分配弁板押圧部材
   を少なくとも１個設け、前記ケーシングが回転する間に
   前記一対の吸排ポートのうち高圧側となる吸排ポートと
   連通するシリンダの個数を検出する検出装置を設け、該
   検出装置からの検出信号に基づいて前記他の分配弁板押
   圧部材に圧油を供給する圧油供給装置を設けたことを特
   徴とする液圧回転機。
2. （２）前記検出装置は前記シリンダブロックにシリンダ
   の数に対応して等間隔で設けられた被検出部材と、該各
   被検出部材の有無を検出する検出部材とから構成してな
   る請求項（１）項に記載の液圧回転機。
3. （３）前記各シリンダのシリンダポート角をα、一対の
   吸排ポートのポート角をβ、前記被検出部材の拡開角を
   γ、前記ピストン数をＺとすると、前記被検出部材は、 γ＝α＋β−１８０゜×〔１−１／Ｚ〕 なる関係をもって前記シリンダブロックに等間隔で設け
   てなる請求項（２）項に記載の液圧回転機。