JPH08135562A

JPH08135562A - ラジアルピストンポンプ

Info

Publication number: JPH08135562A
Application number: JP6277790A
Authority: JP
Inventors: Hisayuki Takahashi; 久幸高橋
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1994-11-11
Filing date: 1994-11-11
Publication date: 1996-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】耐久性の向上及びピストンストロークの維持
を図る。シリンダブロックをコンパクト化する。【構成】断面が多角形の内面部１を有したハウジング
２に、内面部１の各平坦面３にそれぞれ面接触するピス
トン４と、これらピストン４をハウジング半径方向に導
くためのシリンダブロック５とを設けて、シリンダブロ
ック５をハウジング２に対して偏心円運動させることに
よりピストン４を往復運動させる。ハウジング２内に、
その外周端１７が各ピストン４に常時係合して平坦面３
への当接を維持させるリング部材８を設ける。シリンダ
ブロック５のシリンダ１２に、軸方向Ａ側の高さを周方
向側の高さよりも低くするための削減部２１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射状にシリンダが配
列されたラジアルピストンポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にラジアルピストンポンプは、カム
リング内に放射状にピストンを配設して、これらを摺動
保持するシリンダブロックを偏心円運動させることによ
り各ピストンを往復運動させて、各シリンダにおいて流
体（油）の吸込及び吐出を行わせるものである（例えば
実開昭５８−１６３６０号公報）。この種のラジアルピ
ストンポンプは、回転軸方向の寸法が小さく、比較的洩
れ損が少ないという特長がある。

【０００３】ただし上記従来のラジアルピストンポンプ
は、ピストンとカムリングとの当接部分の当接角度が回
転に伴って変化するため、ピストン当接部を円弧状或い
は球面状に形成する必要がある。このため当接が点接触
又は線接触となって、ピストンの油圧反力の負荷が極め
て大きくなると共に、摺動速度が大きいことで耐摩耗寿
命が短くなるという問題があった。この対策として、図
１０に示すような構成が提案されている（特開昭５６−
６０８７８号公報）。このラジアルピストンポンプ５１
は、断面が多角形の内面５２を有したハウジング５３を
形成して、その各平坦面５４にピストン５５を当接させ
るようにしている。この構成によればピストン５５とハ
ウジング５３の内面５２とは面接触となるので、上記し
た問題点は一応解決され得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図１０の
ような構成にあっても、ピストン５５のストロークを維
持する構成に課題が残されていた。すなわち従来のラジ
アルピストンポンプでは、吸気行程においてピストン５
５のハウジング５３に対する接触を保つために、回転に
伴ってピストン５５に作用する遠心力やシリンダ５６内
に追加するバネ等により、ピストン５５を押し戻すよう
にしている。このため吸入回路の抵抗等により負圧が増
大すると、ピストン押し戻し力が不足してハウジング５
３との接触維持が困難となり、所望のストロークが得ら
れなくなってしまう。

【０００５】さらに他の課題として、シリンダブロック
５６の構造に係わる事項がある。前記したようなピスト
ン５５がシリンダ５７に対して円滑に往復運動を行うた
めには、ピストン５５がシリンダ５７に対して最大抜け
方向にストロークした時に、ピストン５５とシリンダ５
７との差し込み深さを、ピストン径に対して一定量以上
残す必要がある。この差し込み深さが浅いと、図１１に
示すように、ピストン５５とシリンダ５７との嵌合クリ
アランス、差し込み深さｈ、及びピストン径の相互関係
により、ピストン５５がシリンダ軸心５８に対して傾く
遊び量が大きくなる。この状態でピストン５５をシリン
ダ５７内に押し込もうとすると（ｆ_O）、ピストン５５
とシリンダ５７との接触点５９において、極めて大きな
こじり荷重（ｆ₁）が発生し、円滑な摺動が妨げられて
しまう。特にラジアルピストンポンプでは、ピストン５
５を押し込むストローク行程において、ピストン５５の
突出側先端６０にピストン軸６１と直角な方向の摩擦力
が同時に作用するので、その力がピストン５５の傾きを
さらに増加させることになる。従って、差し込み深さｈ
としては充分な余裕を以て設定しておく必要があり、シ
リンダブロック５６が過大な構造になるという問題があ
った。

【０００６】そこで本発明は、上記事情に鑑み、耐久性
の向上及びピストンストロークの維持ができるラジアル
ピストンポンプを、またシリンダブロックをコンパクト
にできるラジアルピストンポンプを提供すべく創案され
たものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、断面が多角形
の内面部を有したハウジングに、内面部の各平坦面にそ
れぞれ面接触するピストンと、これらピストンをハウジ
ング半径方向に導くためのシリンダブロックとを設け
て、シリンダブロックをハウジングに対して偏心円運動
させることによりピストンを往復運動させるラジアルピ
ストンポンプであって、ハウジング内に、その外周端が
各ピストンに常時係合して平坦面への当接を維持させる
リング部材を設けたものである。また本発明は、シリン
ダブロックに、シリンダのハウジング軸方向側の高さを
周方向側の高さよりも低くするための削減部を設けたも
のである。

【０００８】

【作用】上記構成によって、シリンダブロックが偏心円
運動すると、ピストンは各平坦面によりハウジング径方
向外方への移動が妨げられ、シリンダに対して往復運動
する。リング部材は、シリンダに対して摺動しているピ
ストンに常時係合して、吸気行程においても平坦面に当
接した状態を維持させ、所定のストロークを確保する。
また削減部は、シリンダブロックにおけるピストンの適
宜な摺動保持機能を維持させつつ、部材の削減がなされ
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。

【００１０】図１及び図２は、本発明に係わるラジアル
ピストンポンプの一実施例を示したものである。このラ
ジアルピストンポンプは、断面が正九角形となる内面部
１を有したハウジング２と、ハウジング２に設けられ内
面部１の各平坦面３に面接触する短円柱状のピストン４
と、ピストン４をハウジング２の半径方向Ｂに導くため
のシリンダブロック５とを備えて構成され、ハウジング
２内に設けられた回転軸６及び回転軸６に形成された偏
心軸部７により、シリンダブロック５をハウジング２に
対して偏心円運動させることで、ピストン４を往復運動
させるようになっている。そしてハウジング２内には、
各ピストン４に常時係合して平坦面３への当接を維持さ
せるリング部材８が設けられている。

【００１１】ハウジング２は、内面部１を備えた拡径部
分２ａと、回転軸６の端部の軸端面９及び周面１０を囲
繞する軸嵌合部分２ｂとで成る。拡径部分２ａは偏心軸
部７を囲むように形成され、軸嵌合部分２ｂと反対側の
側面には回転軸６を挿通させる軸穴１１が設けられてい
る。内面部１は拡径部分２ａの内壁の一部に形成され、
偏心軸部７の外周に対向するように段状に突設されてい
る。偏心軸部７は、回転軸６の軸心Ｏ₁から所定の距離
ｓだけ隔てられた偏心軸Ｏ₂を中心とする略円柱状を呈
し、その外周にシリンダブロック５が円周方向に摺動自
在に嵌合されている。

【００１２】図３にも示すように、シリンダブロック５
にはシリンダ１２が放射状に区画され、シリンダブロッ
ク５の外周側において開口されている。本実施例にあっ
ては、シリンダブロック５の外周側角部に一対のテーパ
面３１が形成され、図４（ａ）に示すように径方向断面
がコーン形状を呈している。すなわちこのテーパ面３１
によって、シリンダ１２の軸方向側部分３２を周方向側
部分３３よりも低くするための削減部２１が区画されて
いるものである。この構成を従来のシリンダブロックと
比較すると、図１２に示すような短円柱状のシリンダブ
ロック３４では、シリンダ３５の軸方向側は、周方向側
よりも円弧形状に相応する分だけ高くなる。すなわち軸
方向側のピストン最大突出状態における差し込み深さｈ
₁は、周方向側のピストン突出状態における差し込み深
さｈ₂よりも大である（ｈ₁＞ｈ₂）。しかしながらピ
ストン３６の先端に作用する力ｆは、円周方向に沿った
向きであり、回転軸６の軸方向Ａには作用しない。従っ
てこの従来の構成では、円周方向側の差し込み深さｈ₂
を所定深さとして設定した場合、軸方向側の差し込み深
さｈ₁は過剰となる。これに対して本発明の構成では、
ピストン４が最も突出した状態において、シリンダ１２
における周方向側の差し込み深さＨ₂は、ピストン先端
面３０に作用する力ｆに対して抗するだけの所定の深さ
であるが、軸方向側の差し込み深さＨ₁はこれよりも適
宜浅くなっており（Ｈ₁＜Ｈ₂）、この分だけ部材削減
がなされているものである。なお削減部２１としては本
実施例のものに限らず、図５に示すように短円柱状のシ
リンダブロック３７に部分的に切欠面３８を形成して、
円周方向側の差し込み深さＨ₁よりも軸方向側の差し込
み深さＨ₂が浅くなるようにしてもよい。

【００１３】またシリンダブロック５の内周側となる内
壁面１３は、軸方向Ａに延出され、偏心軸部７に嵌合す
る軸孔１４を区画している。この内壁面１３の軸方向Ａ
両端は、偏心軸部７に形成された鍔部１５と、鍔部１５
に対向して偏心軸部７の端面に取り付けられた鍔部材１
６とによって、挟持されている。

【００１４】リング部材８は、ピストン４を軸方向Ａ両
側から挟むように一対設けられ、内面部１の各平坦面３
に近接する外周端１７を有している。この外周端１７が
ピストン４に形成された段部１８に当接している。段部
１８は、図６にも示したように、ピストン周面から斜め
に窪まされた切欠１９によって、ピストン４の当接面で
ある先端面３０から僅かな距離を隔てた位置に区画形成
されている。リング部材８は切欠１９のピストン基端側
の斜面２９に沿うように適宜屈折され、内周端２０は鍔
部１５及び鍔部材１６のシリンダブロック５に面した内
面に摺接している。そして切欠１９はシリンダ１２の削
減部２１よりもピストン先端側に位置しており、シリン
ダブロック５とは重なっていない。言い換えると、削減
部２１はリング部材８の外周端１７をピストン４に係合
させるための開口を兼ねているものである。なおリング
部材８の外周端１７と段部１８との間には潤滑油膜に相
当する微小なクリアランスが形成されている。従ってリ
ング部材８は、段部１９のまでの距離とこのクリアラン
スとを加えた分だけハウジング２の内面部１よりも小さ
い正九角形の形状となっている。

【００１５】このほかシリンダブロック５の内壁面１３
には、シリンダ１２内とシリンダブロック５の軸孔１４
とを連通させる連通穴２２が形成されている。そして偏
心軸部７の外周には偏心方向と90度の位相の位置で最大
に窪まされた凹部２３が形成され、偏心方向位置に向か
って順次その深さを減じている。すなわち偏心方向の両
端部分が、一対の凹部２３をそれぞれ吸入油室及び吐出
油室として区画している。凹部２３の最大深さの位置に
は、回転軸６の径方向Ｂに形成された油導通孔２４が開
口されている。油導通孔２４の他端は軸方向Ａに延び、
ハウジング２の軸端嵌合部分２ｂに形成された吸入・吐
出口２５，２６に接続している。また偏心軸部７の鍔部
１５及び鍔部材１６には、偏心と反対側の外端位置に、
回転バランスを補正するためのマス部２７，２８が設け
られている。すなわち鍔部１５及び鍔部材１６を回転バ
ランスのために利用していることで、部材点数の増加を
避けている。

【００１６】次に本実施例の作用を説明する。

【００１７】回転軸６をハウジング２に対して回転駆動
させると、偏心軸部７はその偏心軸Ｏ₂が回転軸６の軸
心Ｏ₁を中心にして回転するように偏心円運動する。シ
リンダブロック５は、この偏心円運動に従って回転移動
する。ピストン４はリング部材８の外周端１７により拘
束されてハウジング２の内面部１の平坦面３に当接して
いるので、シリンダブロック５、各ピストン４、及びリ
ング部材８は、ハウジング２に対する角位相を変えるこ
となく偏心円運動する。これでピストン４はシリンダ１
２に対して往復運動し、そのストロークに相応した油圧
を発生する。またシリンダブロック５の偏心円運動に伴
って、各ピストン４にはピストン径方向に変位するよう
な力が作用するが、この変位はリング部材８やハウジン
グ２によって妨げられることなく許容される。

【００１８】このように、正九角形の内面部１を有した
ハウジング２にピストン４とシリンダブロック５とを設
けて、シリンダブロック５をハウジング２に対して偏心
円運動させるようにしたので、各ピストン４に作用する
油圧力は、ハウジング２の内面部１の平坦面３との当接
面で支えるが、この当接が面接触であることで油圧反力
が軽減される。そして回転軸６の回転駆動に伴うピスト
ンの摺動量は、断面円形のハウジングの場合のように当
接位置の回転軸心からの半径に依存する量ではなく、偏
心量（ｓ）の二倍に相当するピストン径方向成分の往復
変位のみであるから、摺動速度は小さく、耐摩耗条件が
緩和される。すなわち耐久性の向上が達成される。また
ピストン４の当接面に油圧導孔（図示せず）を設けて、
ハウジング２の内面部１との間に油圧を作用させる構成
にすると、作動油圧が極めて高い領域でもピストンが浮
動状態となってバランスさせることができ、耐久性のよ
り一層の向上が達成される。

【００１９】そしてリング部材８によりピストン４を当
接方向に拘束するようにしたので、吸入負圧が増加して
もストローク量を確保することができる。なお前記従来
技術（実開昭５８−１６３６０号公報）には、ピストン
をリング状ガイドによりハウジング側に拘束する構成が
開示されているが、以下に述べる点で本発明とは異な
る。すなわち従来技術のリング状ガイドはハウジングと
一体構造の部材であり、リング状ガイドをハウジングに
固定することによりハウジング内面との間にピストンの
一部を挟んで拘束するものである。この構成はハウジン
グ内面及びリング状ガイドが円形であれば加工精度の確
保が容易で、リング状ガイドの固定位相も問題とならな
いが、内面部が多角形のハウジングに適用しようとする
と、当然リング状ガイドも多角形としなければならな
い。そしてハウジング内面とリング状ガイドとの間の隙
間を維持するためには、これらの形状精度だけではな
く、リング状ガイドをハウジングに固定する際の同心度
と、更に固定位相についても高い精度が要求される。従
ってこの場合、極めて製造が困難で高価なものとなって
しまう。これに対して本発明のリング部材８は、ハウジ
ング２やシリンダブロック５等の他の部材に固定されて
いない浮動構造としたものであり、鍔部１５及び鍔部材
１６とは回転軸６の軸方向Ａに係止されているのみであ
る。従って、リング部材８の加工としては多角形の形状
精度のみを確保すればよく、ピストン４の段部１９に噛
み合わせた状態でハウジング２の内側に挿入するだけ
で、無理のない位置で自動調心的に安定させることがで
きるものである。

【００２０】そして本発明は、シリンダブロック５のシ
リンダ１２の位置に削減部２１を設けたので、ピストン
先端面３０にかかる荷重によりピストン４を傾斜させる
ことなく適宜保持しつつ、シリンダブロック５の軽量
化、コンパクト化が達成される。またピストン４の円滑
な摺動ストローク作動を阻害するピストン４の傾きモー
メントは、ピストン先端面３０に作用するピストン径方
向のこじり力と、この力の作用点であるピストン先端の
シリンダ開口端からの突き出し長さとの積であるが、こ
の傾きモーメントを小さくするには、ピストン４の突き
出し長さをできるだけ小さくすることが重要である。逆
に言うと、ピストン突き出し長さが大きくなると、ピス
トン傾きモーメントが比例的に増大する結果、ピストン
４の円滑な作動を維持する上で最低限必要なシリンダ穴
に対する差し込み深さＨも比例的に増大させる必要が生
じ、装置全体の寸法が相乗的に大きくなってしまう。そ
して図１２に示したようなシリンダブロック３４に本発
明のリング部材８を適用しようとすると、このリング部
材８とピストン４との係合機構として必要な部材断面ス
ペース分、ピストン突き出し寸法を大きくせざるを得
ず、装置全体が大型化してしまう。これに対して本発明
の削減部２１は、シリンダブロック５の両側面からピス
トン４に係合させるリング部材８の外周端１７のための
スペースを確保できるから、ピストン４の突き出し寸法
をほとんど増大させることなく収納することができ、装
置全体のコンパクト化に大きく貢献できるものである。

【００２１】なお本実施例ではハウジング２の内面部１
を断面正九角形としたが、他の多角形、例えば正五角形
として、ピストンの数及びリング部材の形状をこれに相
応させるようにしてもよい。そしてリング部材８を一対
設けるものとしたが、ピストン４の片側にだけ設けても
構わない。またピストン４に設ける段部１８としては図
６に示したものに限らず、例えば図７に示すような断面
コ字状の一対の切欠４１によって段部１８を区画形成し
てもよい。また図８に示すようなピストン周方向に沿っ
た溝４２によって形成してもよい。さらにこのような溝
の形状としては、図９に示すように、ピストン基端側が
傾斜面４３として形成された溝４４としてもよい。

【００２２】また本実施例は、ハウジング２が固定で偏
心軸部７が回転するものとしたが、ピストン４の往復運
動は互いの相対回転移動によって生じるものであるか
ら、偏心軸部側が固定でハウジング側が回転する構成で
あっても同様の作用が得られる。また両者が回転するも
のであって、互いの回転速度の差によって継手状に動作
させるようにしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００２４】(1) 請求項１記載の構成によれば、ピスト
ンの油圧反力及び摺動速度の低減によって耐久性の向上
が達成されると共に、ピストンが確実に内面部に当接さ
れ、所定のストロークを維持できる。

【００２５】(2) 請求項２記載の構成によれば、シリン
ダブロックにおけるピストンの摺動保持を確保しつつコ
ンパクト化が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるラジアルピストンポンプの一実
施例を示した側断面図である。

【図２】図１の正面断面図である。

【図３】図１のシリンダブロックを示した斜視図であ
る。

【図４】図１のシリンダブロックの要部を示した図であ
り、（ａ）は部分断面側面図、（ｂ）は部分断面正面図
である。

【図５】図４のシリンダブロックの他の実施例を示した
図であり、（ａ）は部分断面側面図、（ｂ）は部分断面
正面図である。

【図６】図１のピストンを示した斜視図である。

【図７】図６のピストンの他の実施例を示した斜視図で
ある。

【図８】図６のピストンのその他の実施例を示した斜視
図である。

【図９】図６のピストンのその他の実施例を示した斜視
図である。

【図１０】従来のラジアルピストンポンプを示した正面
断面図である。

【図１１】従来技術の課題を説明するためのシリンダ及
びピストンの断面図である。

【図１２】本発明に対比すべき従来のシリンダブロック
を示した図であり、（ａ）は部分断面側面図、（ｂ）は
部分断面正面図である。

【符号の説明】

１内面部２ハウジング３平坦面４ピストン５シリンダブロック８リング部材１７外周端２１削減部Ａ回転軸の軸方向（ハウジング軸方向）Ｂ回転軸の半径方向（ハウジング半径方向）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０４Ｂ 53/14 53/16 Ｆ０４Ｂ 21/08 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面が多角形の内面部を有したハウジン
グに、上記内面部の各平坦面にそれぞれ面接触するピス
トンと、これらピストンをハウジング半径方向に導くた
めのシリンダブロックとを設けて、該シリンダブロック
を上記ハウジングに対して偏心円運動させることにより
上記ピストンを往復運動させるラジアルピストンポンプ
であって、上記ハウジング内に、その外周端が各ピスト
ンに常時係合して上記平坦面への当接を維持させるリン
グ部材を設けたことを特徴とするラジアルピストンポン
プ。
【請求項２】断面が多角形の内面部を有したハウジン
グに、上記内面部の各平坦面にそれぞれ面接触するピス
トンと、これらピストンをハウジング半径方向に導くた
めのシリンダブロックとを設けて、該シリンダブロック
を上記ハウジングに対して偏心円運動させることにより
上記ピストンを往復運動させるラジアルピストンポンプ
であって、上記シリンダブロックに、シリンダのハウジ
ング軸方向側の高さを周方向側の高さよりも低くするた
めの削減部を設けたことを特徴とするラジアルピストン
ポンプ。