JPH0459470B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は斜軸式アキシアルピストン機械に係
り、特に高圧で使用される全静圧軸受支持形斜軸
式アキシアルピストンポンプ・モータに好適なピ
ストン反力荷重のスラスト分力と該分力によるモ
ーメント荷重の支持をするアキシアルピストン機
械に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、例えば特開昭59−131776号に記
載されている。シユーはスラスト方向に対して自
由に浮動するとあるのみで、本願で問題にしてい
るようなピストン反力とパツド推力との力関係に
ついては言及されていない。

一方、シユーがピストン反力に追従し浮動する
と、スラスト方向における駆動軸の位置決め精度
が低下するとともに、この保持精度が低下すると
見掛け上、シユーの静圧案内面に形成される油膜
厚さが厚くなつたことと等価になる。これによ
り、シユー面からの漏れ流量が増加することによ
り動力損失が増大し、結果的にはアキシアルピス
トン機械から出力される有効流体動力の損失とな
る。また、シユーが動的浮動現象を繰り返すと、
シユーの静圧案内面上には駆動軸の回転数に同期
した純ステツプ状の動的荷重が作用するため、シ
ユーの摺動面には衝突による摩耗が発生し、シユ
ーの耐久性が低下することが予想される。

〔発明が解決しようとする課題〕

アキシアルピストン機械のピストン反力のスラ
スト分力をシユーあるいはパツドで支持する、い
わゆる全静圧軸受支持形アキシアルピストン機械
のスラスト静圧軸受支持装置において、低漏れ形
で且つ振動小で安定な運転を可能にするには、前
記ピストン反力を直接支持している駆動軸のスラ
スト方向の位置決めを従来のコロ軸受の場合と同
程度にしなければならない。

これに対し、特開昭59−131776号に開示されて
いる一公知例では、ピストン反力のスラスト分力
を直接支持するシユーはピストン反力の変動に追
従して浮動するタイプであるので、駆動軸も前記
シユーに運動することにより、駆動軸のスラスト
方向に対する位置決め精度が低下することが予想
される。このようにスラスト方向に対する駆動軸
の保持精度が低下すると、シユーあるいはパツド
の摺動面に形成される油膜厚さが厚くなる場合も
ある。この場合には摺動面からの漏れ流量が増加
することにより、アキシアルピストン機械の動力
損失が増大することが懸念される。

本発明の目的は、ピストン反力に対して前記シ
ユーあるいはパツドを、常時固定部に密着した状
態でピストン反力を支持するような構成にするこ
とにより、高圧でも低漏れ形、且つ高耐久性を有
する斜軸式アキシアルピストン機械（ポンプ・モ
ータ）を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するために、ハウジ
ングカバーと、このハウジングカバー内に支承さ
れたシヤフトと、このシヤフトに設けた駆動デイ
スクとからなる駆動軸と、複数のシリンダ孔を備
え、ハウジングカバー内で前記駆動軸に対して傾
斜して回転可能に支持されたシリンダブロツク
と、一方が前記シリンダ孔に前後動自在に挿入さ
れ、他方が駆動デイスクに連結されたピストンと
を備え、前記駆動デイスクの外周面を第１の軸受
により、その駆動軸側の端面を第２の軸受により
支持するアキシアルピストン機械において、前記
第２の軸受を、駆動デイスクの駆動軸側の端面に
対向するハウジングカバー側に移動可能に設けた
静圧パツドで構成し、ピストン反力の合力をFp、
静圧パツドの静圧案内面における負荷容量をＷ、
静圧パツドのロツド推力をFsとしたとき、前記
静圧パツドの負荷能力を、Fp＞Ｗ＞Fsとなるよ
うに構成したものである。

〔作用〕

ピストン反力は直接駆動軸に作用する。一方、
パツドの静圧案内面における負荷容量及びパツド
のロツド部における推力は、アキシアルピストン
機械において発生するピストン反力のスラスト分
力よりも常に小さくなるように形成してある。こ
れにより、パツドはピストン反力荷重が作用する
と常に固定部に対して押付け勝手の状態で駆動軸
を静流体力学的及び動流体力学的に支持するよう
に動作する。これによつて、パツド摺動面にはピ
ストン反力とパツド負荷容量とのスラストバラン
スによつて定まる油膜厚さが形成される。この結
果、両者摺動面からの漏れ流量を最小限に抑制す
ることができる。これにより、漏れ流量による動
力損失を最小にして且つ円滑な運転が実現可能と
なる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例をアキシアルピストン
機械のうち、斜軸式アキシアルピストンポンプの
場合について、第１図及び第２図により説明す
る。アキシアルピストンポンプはハウジングカバ
ー１と複数のシリンダ孔２を備えたシリンダブロ
ツク３と、該シリンダ孔２内を自在で、且つピス
トンロツド４に固着されたピストン５から成る。
ピストンロツド４はアキシアルピストンポンプの
操作入力軸（図示せず）と連結するシヤフト６Ａ
及び駆動デイスク６Ｂとからなる駆動軸本体６の
うち、駆動デイスク６Ｂ内に枢着されている。ま
た、アキシアルピストンポンプのシヤフト６Ａに
対して入力が付加されない状態において、シヤフ
ト６Ａシヤフト６Ａと駆動デイスク６Ｂとはお互
いにスプライン軸結合部７にて半径方向に特定の
隙間を保つて嵌合している。さらに、シヤフト６
Ａの外周と軸受スリーブ８の間には、シヤフト６
Ａを回転自在に支持するための軸受９が配設され
ている。また、シリンダブロツク３は、球面自在
継手あるいはセンタロツド（共に図示せず）を介
して、回転自在に設けられ、且つセンタシヤフト
１０により作動媒体の吸込ポート１１Ａ及び吐出
ポート１１Ｂを有する弁板１１を介して、ヘツド
カバー１２上に支持される。ヘツドカバー１２に
は吸込ポート１２Ａ及び吐出ポート１２Ｂが設け
られ、これらのポートは弁板１１上の吸込ポート
１１Ａ及び吐出ポート１１Ｂとそれぞれ連通して
いる。球面自在継手も球面軸受（共に図示せず）
を備え、駆動デイスク６Ｂ内に枢着されている。

図示されていないシリンダブロツク３の傾斜角
度を変更するための調節は、ヨークあるいはレギ
ユレータ（図示せず）によつて行なわれる。該傾
斜角度の変更によつてシリンダ孔２のピストン５
の行程を変更する。駆動デイスク６Ｂとシヤフト
６Ａとは、例えばスプライン軸部７により連結さ
れ、シヤフト６Ａは、アキシアルピストンポンプ
の操作法に従つて、入力軸として作用する。

また、軸受スリーブ８は室１３を含み、室１３
の中には絞り部１４及び圧力室１５から構成され
る静圧軸受パツド１６のロツド部１７が挿入さ
れ、且つ静圧軸受パツド１６のフランジ部１８
は、軸受スリーブ８の軸方向と直角な端面２０及
び駆動デイスク６Ｂの端面２１の間に、両端面２
０，２１と接するように介在している。

前記のように、静圧軸受パツド１６は、絞り部
１４及び圧力室１５を有し、図２に示す如く、軸
受スリーブ８に対して、特定の位置に配設されて
いる。さらに、静圧軸受パツド１６のロツド部１
７の端面１９には、直接吐出圧力Pdを有する作
動媒体が導かれ、絞り部１４を介して圧力室１５
と連通している。

一方、駆動デイスク６Ｂは、ハウジング１内に
配設される軸受スリーブ２２上のラジアルスライ
ド軸受として外周面で支持される。

駆動デイスク６Ｂの周囲には少なくとも90°ピ
ツチで４個以上、最大でもピストン５の本数に対
応した圧力室２３が軸受スリーブ２２の内周面上
に備えられる。軸受スリーブ２２の外周面には吐
出圧力Pdの供給ポート２４が圧力室２３に対応
して設けられ、且つ、供給ポート２４と圧力室２
３とは、圧力室２３の静圧を負荷に対応して制御
するための絞り部２５を介して連通している。

一方、アキシアルピストンモータの場合には、
通常操作軸が正転（反操作軸視で右回り）あるい
は逆転（反操作軸視で左回り）で使用されるた
め、この回転方向に対応して、アキシアルピスト
ンモータからの吐出圧力をパツドに導くためにシ
ヤトル弁２６が吸込ポート１１Ａと吐出ポート
（但し、ピストンポンプ仕様の場合）に連通する
ラインの途中に設けられている。

次に上述の如く、構成してなる全静圧軸受支持
形斜軸式アキシアルピストンポンプの動作につい
て説明する。

アキシアルピストンポンプにおいて、吐出圧力
Pd及び吐出圧力を発生するための加圧ピストン
本数（例えば、総ピストン本数が７本の場合、最
大加圧ピストン本数は４本、最小加圧ピストン本
数は３本、平均加圧ピストン本数は3.5本）に比
例して、ピストン反力荷重及びモーメント荷重が
駆動軸６の回転数と同期し、変化しながら駆動デ
イスク６Ｂに作用する。この駆動デイスク６Ｂ上
に作用した荷重は、ピストンロツド４の支持面に
おいて、駆動デイスク６Ｂの軸方向の分力と半径
方向の分力とに拡散される。また、駆動軸芯を通
り、お互いに直交する軸をｘ軸及びｙ軸とする
と、ピストン反力によつてｘ軸、ｙ軸回りのモー
メント荷重が誘発される。このように２方向に拡
散された荷重及びモーメントからなる負荷は、静
圧軸受パツド１６及び軸受スリーブ２２の内周面
に設けたそれぞれの圧力室１５，２３における静
圧が、流体静力学的及び流体動力学的に作用する
スライド軸受によつて支持される。特に、負荷の
うち駆動デイスクの軸方向成分及びモーメント成
分は図２に示した如く、独立配置した３個の静圧
パツドで支持される。これにより、負荷が作用す
る駆動デイスク６Ｂは、静圧軸受パツド１６及び
軸受スリーブ２２により静圧パツド１６及び軸受
スリーブ２２により流体静力学的及び流体動力学
的スライド軸受で機械ハウジング１内の軸方向及
び半径方向に支持される。

ここで、駆動デイスク６Ｂの軸方向に作用する
負荷の支持形態について、詳細に検討してみよ
う。いま、総ピストン本数をZa本とするとき、
ピストン本数が（Za＋１／２）本あるいは （Za−１／２）本のように変化することにより、ピ ストン反力荷重の合力の着力点もＰを中心に第２
図に示すごとく変動する。したがつて、駆動デイ
スク６Ｂには、単なるスラスト荷重のみならず、
ｘ軸及びｙ軸回りのモーメント荷重も作用する。
しかし、本発明では、パツドの負荷容量及びロツ
ド推力はポンプの吐出側に位置するピストン本数
が（Za−１／２）本の時のピストン反力の合力より も常に小さくなるように形成した。すなわち、第
２図及び第３図において、ピストン反力の合力を
Fp、静圧パツド１６ａ〜１６ｃに対応するパツ
ド静圧案内面における負荷容量をそれぞれW₁〜
W₃、且つパツドに対応するロツド推力をFs₁〜
Fs₃とするとき、前記の三者間の力関係がFp＞₃ 〓ⁱ⁼¹
Wi＞₃ 〓ⁱ⁼¹ Fsiとなるように静圧パツドを形成した。
これにより、パツドはピストン反力荷重が作用す
ると常に固定部に押付け勝手の状態で駆動軸を静
流体力学的及び動流体力学的に支持するととも
に、ピストン反力の合力の大小に依らず、常時ア
キシアルピストン機械の駆動軸のスラスト方向に
おける位置決めを確実にできる。したがつて、両
者摺動面からの漏れ流量を最小限に抑制できる。
この結果、漏れ流量による動力損失を最小にし
て、且つ円滑な運転が実現可能となる。

以上の本発明の一実施例ではピストンポンプの
３点支持の場合について述べたが、本発明はこれ
に限定されることなく、ピストンモータにおける
３点支持及び４点支持あるいは支持点数がピスト
ン本数に対応したアキシアルピストン機械の場合
についても３点支持の場合と同様に適用でき、上
述した実施例の場合と同様な効果を発揮させるこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、駆動軸の回転数に同期した変
動荷重が、駆動デイスク上に偏心作用しても、静
圧パツドは常時固定部に密着した状態でピストン
反力を静流体力学的及び動流体力学的に支持する
構成にしてあるので、高圧でも低漏れ形、且つ高
耐久性を有する全静圧軸受支持形アキシアルピス
トン機械（ポンプ・モータ）を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の表わす全静圧軸受
支持形斜軸式アキシアルピストン機械のスラスト
静圧軸受支持装置の断面略図、第２図は第１図の
−線断面図、第３図は本発明の一実施例にな
るアキシアルピストン機械のスラスト方向におけ
る力関係を説明する図である。 １……ハウジングカバー、３……シリンダブロ
ツク、４……ピストンロツド、５……ピストン、
６……駆動軸、６Ａ……シヤフト、６Ｂ……駆動
デイスク、７……スプライン軸結合部、８……軸
受スリーブ、１１……弁板、１２……ヘツドカバ
ー、１６……静圧パツド、２２……軸受スリー
ブ、１５，２３……圧力室、１４，２５……絞り
部、２６……シヤトル弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ハウジングカバーと、このハウジングカバー
   内に支承されたシヤフトと、このシヤフトに設け
   た駆動デイスクとからなる駆動軸と、複数のシリ
   ンダ孔を備え、ハウジングカバー内で前記駆動軸
   に対して傾斜して回転可能に支持されたシリンダ
   ブロツクと、一方が前記シリンダ孔に前後動自在
   に挿入され、他方が駆動デイスクに連結されたピ
   ストンとを備え、前記駆動デイスクの外周面を第
   １の軸受により、その駆動軸側の端面を第２の軸
   受により支持するアキシアルピストン機械におい
   て、前記第２の軸受を、駆動デイスクの駆動軸側
   の端面に対向するハウジングカバー側に移動可能
   に設けた静圧パツドで構成し、ピストン反力の合
   力をFp、静圧パツドの静圧案内面における負荷
   容量をＷ、静圧パツドのロツド推力をFsとした
   とき、前記静圧パツドの負荷能力を、Fp＞Ｗ＞
   Fsとなるように構成したことを特徴とするアキ
   シアルピストン機械。