JPH0826847B2 - 斜板式ピストンポンプモータ - Google Patents

斜板式ピストンポンプモータ

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JPH0826847B2
JPH0826847B2 JP63227681A JP22768188A JPH0826847B2 JP H0826847 B2 JPH0826847 B2 JP H0826847B2 JP 63227681 A JP63227681 A JP 63227681A JP 22768188 A JP22768188 A JP 22768188A JP H0826847 B2 JPH0826847 B2 JP H0826847B2
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JP
Japan
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leaf spring
swash plate
peripheral portion
outer peripheral
shoe
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豊明 佐川
誠 園田
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は斜板式ピストンポンプモータに関し、より具
体的には、油圧により作動させたピストンの軸方向運動
を斜板を利用して回転運動に変換するためのピストンポ
ンプモータに関する。
[従来の技術] この種のピストンポンプモータでは出力軸(回転軸)
に取り付けたシリンダの内部に往復動式のピストンが組
み込んであり、又、出力軸に対して傾斜した斜板部が固
定状態で設けてある。上記ピストンは一端部が自在継手
であるシューを介して斜板部に当接しており、他端部が
シリンダ内部の油圧室に面している。上記油圧室には外
部から油圧が供給され、油圧によるピストンの軸方向運
動が斜板の作用により回転運動に変換される。
このような構造では、ピストンが斜板から離れる方向
に移動する動作行程では、シューが斜板から離れようと
し、それを防止するためにばねが使用されている。その
様なばねの一例が実開昭62−3972号公報に記載されてい
る。その公報に記載の構造では、上記ばねとして半径方
向断面が円弧状に湾曲した環状の板ばねが使用されてい
る。板ばねは内周部がピストン及び出力軸と一体のリテ
ーナに係合し、他端が押え板を介してシューに連結して
いる。
[発明が解決しようとする課題] ところが上記公報に記載の板ばねは、半径方向の断面
形状が全周にわたって同一であり、換言すれば、内径及
び外径が全周にわたって一定である。従って、ばね定数
が非常に高く、例えば100kgf/mm以上である。そのため
に、組み立て状態においてばねの圧縮量が僅かでも狂う
と、ばねの押付荷重が大幅に狂い、その結果、ばねが所
定の機能を果たさなくなる。従って所定の機能を得るた
めには、ピストンポンプモータに組み込まれる各部品の
軸方向寸法や組み立て精度を厳しく管理する必要があ
り、製造が困難であるとともに、製造費用が高くなる。
又、上記公報に記載されたような円弧状断面の板ばね
を使用する場合、単なる圧縮コイルばねを軸方向に圧縮
する場合などとは異なり、シューを斜板部に押し付ける
力は、板ばねと相手部材との間の相対的な角度に大きく
影響される。従って所定の機能を得るためには、その点
を考慮して上記相対的角度を設定する必要があるが、上
記公報にはその相対的角度の具体的な値あるいは範囲が
記載されていない。
本発明は、湾曲した断面形状の板ばねを使用するとと
もに、板ばねの形状に改良を施してその弾性係数を低下
させ、更に、板ばねと相手部材との相対的な角度範囲が
具体的に決定された装置を提供しようとするものであ
る。
[課題を解決するための手段] 本発明は、出力軸に連結する筒状シリンダに、軸方向
に往復運動を行う複数の油圧駆動式ピストンを円周方向
に間隔を隔てて組み込み、各ピストンの一端部に球状接
手部を有するシューを取付け、これらのシューのピスト
ンと反対側の摺動面を斜板の摺動面に着座させてシュー
を保持する押え板を設け、球状外周面を有する筒状リテ
ーナをシューの近傍においてシリンダに設け、リテーナ
の周囲に環状の板ばねを設け、該板ばねに、斜板側へ行
くにつれて小径となるテーパ状の内周部と、該内周部の
大径側端部から湾曲部を介して半径方向外方かつ斜板側
へテーパ状に延びる外周部とを一体に設け、板ばねの内
周部内周面を、上記斜板の摺動面と直角な方向に対して
10゜以上25゜以下の第1角度でリテーナの球状外周面に
圧接させ、板ばねの外周部を上記斜板の摺動面に対して
15゜以上40゜以下の第2角度で傾斜させ、板ばねの外周
部に、互いに隣接する2個の上記連結部の間に入り込む
複数の延長部を設け、該延長部の先端縁を押え板に圧接
させ、出力軸の中心線を含む断面で見て上記板ばねの湾
曲部より半径方向外側の板ばね外周部の長さを内側の板
ばね内周部の長さより長くしたことを特徴とする斜板式
ピストンポンプモータである。
[作用] 上記構造によると、板ばねは円周方向に間隔を隔てて
複数の外向き延長部を有しており、換言すれば、外周部
の円周方向に間隔を隔てた複数箇所に切り欠きを有して
いる。しかも、上記各延長部は隣接する連結部の間に入
り込んでいる。従って前記公報に記載されたような一定
の外径を有する板ばね、すなわち、板ばね外周縁全体が
円形で、シューの連結部よりも半径方向内側に位置する
板ばねと比べ、本発明による板ばねの方が、板ばねの弾
性係数は低い。
またその様な板ばねの内周部内周面を斜板の摺動面と
直角方向に対して10゜以上25゜以下の第1角度でリテー
ナの球状外周面に圧接させ、板ばねの外周部を斜板の摺
動面に対して15゜以上40゜以下の第2角度で傾斜させた
状態で押え板に圧接する構成を備えているから、組み込
み状態における板ばねの圧縮量に多少の誤差があって
も、板ばねからシューやリテーナに及ぼされる力は所定
の範囲内に維持され、常に所定のシュー押し戻し作用が
得られる。
[実施例] 第1図において、本発明実施例のピストンポンプモー
タでは、出力軸1の外周スプラインに筒状のシリンダ2
が連結している。シリンダ2には軸方向(出力軸1と平
行な方向)に延びる複数の穴3が円周方向に間隔を隔て
て設けてあり、各穴3にピストン4が嵌合している。穴
3はシリンダ2の一方の端面において開口しており、そ
の開口から各ピストン4の一端部が突出している。ピス
トン4の上記突出端部には球状の頭部5が形成してあ
る。各頭部5はシュー6の球状凹面に密着状態で嵌合し
ている。シュー6のピストン4と反対側の面は斜板7の
表面に摺動自在の状態で圧接している。斜板7は平坦な
環状板で、出力軸1に対して傾斜した姿勢でケーシング
組立体10の内面に固定されている。
シリンダ2の斜板7と反対側の面は弁板11に摺動自在
に着座している。弁板11はケーシング組立体10の端壁12
に密着状態で取り付けてある。端壁12の内面中央部には
出力軸1の端部が入り込む穴が設けてあり、その穴の内
周により軸受19を介して出力軸1の端部が支持されてい
る。
端壁12及び弁板11には外部油路(図示せず)に連通す
る一連の入口油路及び出口油路(一方の油路13のみ図
示)が設けてあり、シリンダ2の端部には油路13とピス
トン4用の油圧室14とをつなぐ油路が設けてある。油圧
室14は上記穴3のピストン4よりも端壁12側の空間で形
成されている。
運転状態では外部から油路13を介して油圧室14へ導入
された油圧により、ピストン4がシュー6を斜板7に対
して押し、その反力によりピストン4が出力軸1の円周
方向に旋回させられ、それに伴ってシリンダ2及び出力
軸1が回転する。むろんシリンダ2の回転に伴って、油
圧室14に接続する油路は入口油路及び出口油路の間で周
期的に切り換わり、各油圧室14からピストン4に加わる
力も出力軸1の半回転ごとに正方向(押し付け方向)及
び負方向(引き戻し方向)の間で切換わり、それにより
出力軸1やシリンダ2が連続的に回転させられる。
上記動作において、シュー6と斜板の摺動面15との摺
動動作を円滑に行なうために、ピストン4には油圧室14
から頭部5の先端まで延びる油路16が設けてあり、シュ
ー6には油路16と斜板の摺動面15をつなぐ絞り油路17が
設けてある。
又、上述の動作において、ピストン4が端壁12側へ戻
る場合、ピストン頭部5に連結するシュー6も同方向に
移動して斜板7から離れようとするので、その様な離れ
動作を防止するために、シュー6には以下のような戻し
機構が併設されている。
上記戻し機構を説明する前に、ピストン頭部5とシュ
ー6との連結構造をより具体的に説明する。第1図の拡
大部分略図である第2図において、シュー6は各ピスト
ン4側へ突出した概ね筒状の連結部30を備えており、そ
の連結部30の内部に形成した球状凹面に頭部5が摺動自
在に嵌合している。又これらの連結部30は第3図(第1
図のIII−II矢視略図)の如く、斜板円周方向に互いに
間隙31を隔てて位置しており、第2図の如くシュー6の
斜板7寄りの部分は連結部30よりも半径方向外方へ張り
出してフランジ32を形成している。
そして上記戻し機構は、シュー6に係合する押え板35
と、シリンダ2に設けられたリテーナ36と、押え板35と
リテーナ36の間に介装される板ばね37とを備えている。
押え板35は斜板7に沿って延びる環状の板で、各連結
部30が入り込む複数の孔を備えており、連結部30の周囲
において斜板7と反対側からフランジ32に着座してい
る。
リテーナ36はシリンダ2の内周部から斜板7の近傍ま
で一体に突出した概ね筒状の部分で形成されており、球
状の外周面38を有している。
板ばね37はリテーナ36の周囲を環状に延びており、そ
の半径方向断面は湾曲している。板ばね37には、斜板7
側へ行くにつれて小径となるテーパ状の内周部40と、内
周部40の大径側端部から湾曲部41を介して半径方向外方
かつ斜板7側へテーパ状に延びる外周部42とが一体に設
けてある。
内周部40は内周面がリテーナ36の外周面38に対して斜
板7側から圧接しており、又その圧接角度d、すなわ
ち、斜板の摺動面15に対して直角な方向(第2図に線N
で示す方向)に対する内周部40の圧接内周面の角度dは
10゜以上25゜以下に設定されている。
外周部42は、第3図の如く、前記連結部30の間の間隙
31に入り込む複数の延長部43を外周部に備えている。よ
り具体的には、板ばね外周部42の外周縁部には前記各連
結部30の一部分(板ばね内周部40に近い部分)が入り込
む切り欠き45が円周方向に間隔を隔てて設けてあり、そ
れらの切り欠き45の間に延長部43が形成されている。そ
して第2図の如く、外周部42は延長部43の先端において
前記押え板35の斜板7と反対側の表面に圧接し、押え板
35を介してシュー6を斜板7に押し付けている。又、外
周部42と押え板35の表面との間の圧接角度D(より正確
には斜板の摺動面15と平行な方向に対する外周部42の角
度)は、15゜以上40゜以下に設定してある。
上述の如く、板ばね37はその半径方向断面における最
大長さ(延長部43を含む部分の長さ)が長く、しかも外
周部の複数箇所に切り欠き45を備えている。従って板ば
ね37は弾性係数の低い柔軟なばねとして作用する。又上
述の角度d、Dは、板ばね37の本来の機能ならびに種々
の条件(例えば板ばね37とリテーナ36との摩擦、板ばね
37に加わる応力、板ばね37とシュー6との干渉)を考慮
して設定したもので、これによりシュー6を斜板7に押
し戻す方向の力が正確に得られ、このことは本発明の開
発段階で計算等により確認されている。
従って、組み込み状態における板ばね37の圧縮量に多
少の誤差があっても、板ばね37からシュー6やリテーナ
36に及ぼされる力は所定の範囲内に維持され、シュー6
を斜板7に対し、両者間の圧接荷重を所定範囲に維持し
た状態で、常に圧接させておくことができる。
又、上述の構造では、板ばね37から押え板35へ及ぼさ
れる力により、シリンダ2をハウジング端壁12に常に圧
接させることもできる。
次に接触角度を特定した理由、効果を説明する。第4
図の板ばね37の変形パターンは、球体の推力Fが板ばね
37と球体の接触面の垂直荷重として板ばねの第1角度d
面に作用する。いわゆる楔形状に作用する垂直面力の算
出と同様の考え方により、この荷重は M=F/sin(第1角度) となり、第1角度dが小
さい程Mは大きくなり、板ばねの変形形態としては第5
図のようにΔdだけ図のような方向に変形する。±のΔ
dだけ変形することによって、接触している球体は接触
面が移動し、球中心は図の左方に移動することになる。
これによる球中心の移動量は、球半径をrとすれば、球
中心の左方への移動量は Δl1=r×[sin d−sin(d−Δd)] で表さ
れる。
また、第6図のように、第1角度dに作用する垂直方
向力M及び軸方向分力の働きによって、この板ばね37は
第2角度Dの部分では図の矢印方向にΔDだけ変形す
る。このΔDの変形量は第2角度Dが小さい程大きくな
る。このΔDの変形によって球体と第1角度dとの接触
点は左方に移動する。この移動量はΔl2≒T tanΔDで
表される。Tは板ばねの環状部の幅である。Dが小さけ
れば同一の球体半径rに対してTが大きくなる。即ちΔ
l2≒T tanΔDが大きくなる。
以上のようにDが小さければ上述の2つの理由からΔ
l2が大きくなる。
更に、Dを小さくするとその着座部はシューに干渉す
るようになるが、その部分を半円形状に切り抜いた形状
として、押え板への着座部がタコ足状になるようにする
ことによって、変形荷重に対するΔDは更に大きくなる
構造とすることができる。
さてこの板ばねが球体の軸方向荷重を受けた時のばね
定数Kは、 K=球体軸方向荷重/球体中心移動量で表される。これ
は K=F/(Δl1+Δl2) 従ってΔl1+Δl2が大きくなるように、即ちd及びD
を小さくすれば、Kは小さくなる。しかるに、d及びD
については、下限値が存在する。その理由は、dについ
ては過度に小さくするとM=F/sin d による楔力
によって変形作用を受けた時、板ばねと球体の摩擦係数
をμとすると、μMなる摩擦力が作用し、ばね作用の行
きと戻りでヒステリシスが生じる。この限界を考慮し
て、適正なdの値として10゜以上25゜以下と設定した。
Dについては、過度に小さくすると応力が増大するこ
と、また、球中心の軸方向変形時に、押え板部に接触す
ること等から下限値が存在するので、適正なDの値とし
て、15゜以上40゜以下と設定した。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明では板ばね37の形状や取
付構造に改良が施してあるとともに、板ばね37の第1及
び第2の圧接角度d、Dを前述の範囲に設定したので、
シュー6に対して適当な押し戻し力を確実に及ぼすこと
ができる。換言すれば、上記押し戻し力が各部の寸法誤
差や組立誤差により影響される度合いが低いので、各部
の製造及び組立作業を容易に行うことができる。また本
発明では、出力軸の中心線を含む断面で見て上記板ばね
の湾曲部より半径方向外側の板ばね外周部の長さを内側
の板ばね内周部の長さより長くしたことを特徴としてい
る。これにより板ばね37で押え板35を全周に亘り均一確
実に押えることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の断面図、第2図は第1図の拡大
部分略図、第3図は第1図のIII−III矢視略図、第4図
〜第6図は作動説明図である。 1……出力軸、2……シリンダ、4……ピストン、6…
…シュー、7……斜板、10……ケーシング組立体、11…
…弁板、15……圧接摺動面、30……連結部、36……リテ
ーナ、37……板ばね、38……球状外周面、40……板ばね
内周部、41……板ばね湾曲部、42……板ばね外周部、43
……延長部、D……第2角度、d……第1角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭62−3972(JP,U) 実開 昭58−59978(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】出力軸に連結する筒状シリンダに、軸方向
    に往復運動を行う複数の油圧駆動式ピストンを円周方向
    に間隔を隔てて組み込み、各ピストンの一端部に球状接
    手部を有するシューを取付け、これらのシューのピスト
    ンと反対側の摺動面を斜板の摺動面に着座させてシュー
    を保持する押え板を設け、球状外周面を有する筒状リテ
    ーナをシューの近傍においてシリンダに設け、リテーナ
    の周囲に環状の板ばねを設け、該板ばねに、斜板側へ行
    くにつれて小径となるテーパ状の内周部と、該内周部の
    大径側端部から湾曲部を介して半径方向外方かつ斜板側
    へテーパ状に延びる外周部とを一体に設け、板ばねの内
    周部内周面を、上記斜板の摺動面と直角な方向に対して
    10゜以上25゜以下の第1角度でリテーナの球状外周面に
    圧接させ、板ばねの外周部を上記斜板の摺動面に対して
    15゜以上40゜以下の第2角度で傾斜させ、板ばねの外周
    部に、互いに隣接する2個の上記連結部の間に入り込む
    複数の延長部を設け、該延長部の先端縁を押え板に圧接
    させ、出力軸の中心線を含む断面で見て上記板ばねの湾
    曲部より半径方向外側の板ばね外周部の長さを内側の板
    ばね内周部の長さより長くしたことを特徴とする斜板式
    ピストンポンプモータ。
JP63227681A 1988-09-12 1988-09-12 斜板式ピストンポンプモータ Expired - Lifetime JPH0826847B2 (ja)

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