JPH08303342A - 斜軸式アキシアルピストン機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １種類の構成を有する容量可変のポンプを用
いて、手動調整で多くのサイズを集約して在庫数を減少
し、しかもシリンダブロックの低傾転時におけるピスト
ンとシリンダ孔との間のデッドボリウムを小さくして、
容積効率を向上すること。 【構成】 シリンダブロックのシリンダヘッド側の端部
に球面接触するバルブプレートには、シリンダブロック
とは反対側に凸円弧面を形成して、ハウジングに固定さ
れるカバーの凹円弧面に支持させる。この凸円弧面の中
心軸線４４は、回転軸の軸線１３とシリンダブロック１
１の軸線１５とを含み、傾転角度が変化される一平面内
で、回転軸の軸線からシリンダブロックの傾転方向にず
れた位置に定める。バルブプレートの傾転方向下流側端
部には、ねじ棒５１の先端部５２を当接してバルブプレ
ートの位置決め調整を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆる可変容量形斜
軸式アキシアルピストンポンプおよびモータである斜軸
式アキシアルピストン機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、作動油の各種の吐出容量の要
求に応じて、固定容量式のピストンポンプが使用されて
いる。固定容量式ポンプは構造が簡単なため可変容量式
に比べ安価であるが、各吐出容量のポンプを多種類準備
する必要があり、その製造、在庫に多大の労力を必要と
する。

【０００３】一方、従来からの可変容量形斜軸式アキシ
アルピストンポンプの典型的な先行技術は、特開昭４９
−８０６０２に開示されている。この先行技術およびそ
の他の先行技術では、駆動軸に揺動可能に設けられた複
数のピストン棒に固定されているピストンを効率的に収
納するピストン孔を有するシリンダブロックがバルブプ
レートと摺接し、このバルブプレートのシリンダブロッ
クとは反対側には、駆動軸の軸線とシリンダブロックの
軸線とを含む一平面内で、駆動軸の軸線とシリンダブロ
ックの軸線との交点を通りかつ前記一平面に垂直な一直
線を中心軸線とする凸円弧面が形成され、この凸円弧面
が、ポンプハウジングに固定されているカバーの凹円弧
面に適合し、バルブプレートを変位してシリンダブロッ
クを傾転して位置決め調整することができるように構成
される。

【０００４】この先行技術では、バルブプレートの傾転
のための位置決めの操作構造が複雑でコストが高くなる
という問題がある。

【０００５】また、この先行技術では、シリンダブロッ
クの傾転角度が小さい低傾転時に、ピストンのシリンダ
孔に形成されるシリンダ容積が大きくなるため、油の圧
縮性により容積効率が低くなるという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、たと
えば手動調整などで１つの種類の基本的な構造を有する
可変容量形ピストン機械を用いて、多くのサイズを集約
して在庫数を大幅に低減し、また製造を容易にすること
ができるようにした改良された斜軸式アキシアルピスト
ン機械を提供することである。

【０００７】本発明の目的は、傾転角が小さいときにお
けるピストンのシリンダブロックに形成される不要なシ
リンダ容積をできるだけ小さくして容積効率を向上し、
しかもバルブプレートの位置決め操作構造を簡略化する
ことによりコストを低減できるようにした可変容量形斜
軸式アキシアルピストンポンプおよびモータなどの斜軸
式アキシアルピストン機械を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ハウジングに
回転自在に設けられた回転軸に、複数のピストン棒の一
端部が揺動可能に連結され、各ピストン棒の他端部にピ
ストンがそれぞれ設けられ、各ピストンがそれぞれ収納
されるシリンダ孔を有するシリンダブロックを、回転軸
の軸線とシリンダブロックの軸線とを含む一平面内で傾
転方向の角度αを変化して傾転可能に設け、シリンダブ
ロックのシリンダヘッド側の端部は、シリンダブロック
の軸線上にに中心を有する球面でバルブプレートに摺接
して作動油の吸入、吐出の各通路を切換える斜軸式アキ
シアルピストン機械において、バルブプレートは、シリ
ンダブロックとは反対側に突出した凸円弧面を有し、こ
の凸円弧面は、前記一平面内で回転軸の軸線からシリン
ダブロックの傾転方向にずれた位置を通りかつ前記一平
面に垂直な一直線を中心軸線とし、かつその中心軸線に
沿って一様な半径を有し、ハウジングに固定されるカバ
ーには、バルブプレートの前記凸円弧面に適合して支持
する凹円弧面が形成され、バルブプレートの傾転方向下
流側の端部を、変位調整可能に支持する支持手段が備え
られることを特徴とする斜軸式アキシアルピストン機械
である。また本発明は、支持手段として、バルブプレー
トよりも傾転方向下流側で、ハウジングとともに固定位
置に設けられ、前記一平面内に軸線を有するめねじを有
するめねじ部材と、前記めねじ部材のめねじに螺合し、
先端部がバルブプレートの前記端部に当接するねじ棒と
を含むことを特徴とする。また本発明は、支持手段とし
て、バルブプレートよりも傾転方向の下流側でハウジン
グとともに固定位置に設けられる油圧シリンダであっ
て、そのピストンは、前記一平面内に軸線を有し、バル
ブプレートに当接することを特徴とする。また本発明
は、支持手段のピストンが、油圧シリンダのヘッド端
と、そのヘッド端とは反対側の段差とに当接してピスト
ンの２つの位置決めが行われることを特徴とする。また
本発明は、バルブプレートは、前記球面を有し、この球
面に関してシリンダブロックとは反対側でシリンダブロ
ックの軸線に垂直な当接平面を有するバルブプレート本
体と、バルブプレート本体に関してシリンダブロックと
は反対側に配置され、前記当接平面に当接する当接受け
面を有し、かつ前記凸円弧面を有するスライダとを含
み、スライダの傾転方向下流側の端部を支持手段が支持
することを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明に従えば、バルブプレートの凸または凹
の球面がシリンダブロックのシリンダヘッド側の端部の
凹または凸の球面に摺接して、回転軸およびシリンダブ
ロックの回転時に、バルブプレートの働きによってシリ
ンダ孔に作動油の吸入、吐出の各通路を切換えるように
構成されており、特にバルブプレートのシリンダブロッ
クとは反対側には凸円弧面が形成される。この凸円弧面
の中心軸線は、回転軸の軸線とシリンダブロックの軸線
とを含む平面、すなわち、その回転軸の軸線に対するシ
リンダブロックの軸線の傾転方向を含む前記一平面内に
おける回転軸の軸線からシリンダブロックの傾転方向に
ずれた位置を通り、かつ前記一平面に垂直な一直線であ
る。この凸円弧面の半径は、その中心軸線に沿って一様
であり、すなわち凸円弧面は、直円柱の一部の周面を成
す。ハウジングに固定されるカバーには、この凸円弧面
に適合してその凸円弧面を支持する凹円弧面が形成され
ている。したがってバルブプレートが支持手段によって
支持されて変位してシリンダブロックが傾転されると
き、最小傾転時におけるピストン頂部とシリンダ孔のシ
リンダヘッドとの間隔をシリンダブロックの傾転範囲内
で、最小値に選ぶことができる。これによって低傾転時
におけるピストン頂部とシリンダ孔の間の不要なシリン
ダ容積を小さくして、容積効率を向上することができ
る。

【００１０】また本発明に従えば、ピストン頂部とシリ
ンダ孔のシリンダヘッドとの余裕間隔を、シリンダブロ
ックの傾転する全範囲にわたって、ほぼ一定の小さな値
にすることが可能となる。

【００１１】また本発明に従うバルブプレートによれ
ば、そのバルブプレートにはピストンに作用する油圧力
によって傾転角度が大きくなる方向に、すなわち傾転方
向の下流側に向かう力が作用し、したがって支持手段
は、そのバルブプレートの傾転方向下流側の端部に当接
して支持するように構成されればよく、支持手段の構成
を単純化することができ、低コストで可変容量形にする
ことができる。本発明のピストン機械がモータとして用
いられるときには、一定流量で作動油が供給される状態
で、支持手段によってバルブプレートを変位してシリン
ダブロックおよび回転軸の回転速度を変化させることが
できる。

【００１２】また本発明に従えば、支持手段の構成を単
純化することによって、可変容量形斜軸式アキシアルピ
ストン機械を用いて、任意の容量をしかも低コストで提
供することができる。また可変容量のポンプまたはモー
タを１サイズだけ準備することによって、多くの種類の
仕様を集約して、在庫数を大幅に減少することができ、
また製造が容易になる。

【００１３】本発明に従えば、支持手段は、めねじ部材
に螺合するねじ棒によって実現することができ、このめ
ねじ部材は、ハウジングまたはハウジングに固定される
カバーなどにめねじを刻設した構成であってもよく、構
成の簡略化を図ることができる。

【００１４】本発明に従えば、支持手段の他の構成とし
て、油圧シリンダを用いてもよく、特にこの油圧シリン
ダは、ピストンの２つの位置でピストンが油圧シリンダ
のヘッド端とそれとは反対側の段差とに当接して、２つ
の容量を可変とするポンプまたはモータを実現すること
ができる。

【００１５】さらに本発明に従えば、バルブプレート
は、バルブプレート本体と、スライダとから成り、製造
を容易にするようにし、両者がシリンダブロックの軸線
に垂直な当接面および当接受け面で相互に当接し、かつ
シリンダブロックの軸線まわりの両者の角変位がロック
ピンなどによって阻止されるように構成される。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の全体の構成を簡
略化して示す断面図である。可変容量形斜軸式アキシア
ルピストンポンプ１の回転軸である駆動軸２は、ラジア
ル力を受ける玉軸受３と、ラジアル力およびスラスト力
を受ける円錐ころ軸受４とによってハウジング５に回転
自在に支持される。このハウジング５の端部には、カバ
ー６が気密に固定される。駆動軸２の軸端７には、複数
のピストン棒８の一端部が揺動可能に球面座９によって
連結される。各ピストン棒８の他端部にはピストン１０
がそれぞれ揺動可能に連結される。

【００１７】外形が直円柱状であるシリンダブロック１
１には、各ピストン１０がそれぞれ収納されるシリンダ
孔１２が形成される。駆動軸２の軸線１３とシリンダブ
ロック１１の軸線１５とを含む図１の紙面である一平面
内で、シリンダブロック１１を傾転方向１４の角度αを
変化して傾転可能に設けられる。

【００１８】シリンダブロック１１の軸線１５には同軸
の中央孔１６が形成され、この中央孔１６内にセンタロ
ッド１７が収納される。センタロッド１７の基端部１８
は、その軸線１５上に中心を有する球状に形成され、駆
動軸２の軸端７に形成された球面座１９に揺動可能に連
結される。複数の各ピストン１０がそれぞれ収納される
シリンダ孔１２の各軸線は、シリンダブロック１１の軸
線１５を含む平面内でその軸線１５に平行である。

【００１９】センタロッド１７内には、同軸のばね収納
孔２０が形成され、そのばね収納孔２０内に圧縮ばね２
１が収納される。ばね２１の一端部は、センタロッド１
７の前記基端部１８寄りの端部に当接し、他端部はシリ
ンダブロック１１のシリンダヘッド側の端部２２に当接
する。

【００２０】シリンダブロック１１におけるシリンダ１
２は、端部２２に形成された通路２３によって連通さ
れ、その端部２２に形成された凹球面２４は、バルブプ
レート２５の凸球面２６に球面接触する。バルブプレー
ト２５は、その凸球面２６を有するバルブプレート本体
２７と、このバルブプレート２７を保持するスライダ２
８とを含む。

【００２１】シリンダブロック１１の端部２２に形成さ
れる凹球面２４は、図１の一平面内で、駆動軸２の軸線
１３と参照符２９で示される位置で交差する軸線１５上
に中心３１を有する球面である。バルブプレート２５の
バルブプレート本体２７に形成される凸球面２６は、凹
球面２４にぴったりと適合し、同一の中心３１を有す
る。こうして凹凸の各球面２４，２６は、相互に摺接す
る。

【００２２】図２は、バルブプレート２５の正面図であ
る。バルブプレート本体２７には、駆動軸２およびシリ
ンダブロック１１の回転方向３２の上流側で作動油の吸
入通路３３が形成され、また下流側で吐出通路３４が形
成される。各通路３３，３４は、スライダ２８およびカ
バー６などに形成された通路（たとえば後述の図３の３
８，３９）を経て、タンクおよびアクチュエータなどに
接続される。各通路３３，３４は、シリンダブロック１
１の回転時に、シリンダ孔１２のシリンダヘッド側の通
路２３に選択的に連通し、ポンプの動作が行われる。

【００２３】図３は、バルブプレート２５の分解斜視図
である。バルブプレート本体２７は、凸球面２６に関し
てシリンダブロック１１とは反対側（図１の右方）で、
シリンダブロック１１の軸線１５に垂直な当接平面３６
を有する。この当接平面３６は、スライダ２８の凹んだ
平坦な当接受け面３７に面接触して当接する。この当接
受け面３７に臨んで前記吸入通路３３および吐出通路に
それぞれ連通する通路３８，３９が形成される。バルブ
プレート本体２７とスライダ２８とは、ロックピン４０
がそれらの孔４１，４２に嵌り込むことによって両者２
７，２８の相互の回転が阻止される。

【００２４】バルブプレート２５のスライダ２８におい
て、シリンダブロック１１とは反対側には凸円弧面４３
が形成される。この凸円弧面４３は、図１の参照符４４
で示す中心軸線を有し、この中心軸線４４に沿って一様
な半径を有し、すなわち直円柱の周面の一部を成す。中
心軸線４４は、図１の紙面である前記一平面内で、駆動
軸２の軸線１３からシリンダブロック１１の傾転方向１
４（図１の上方）にずれた位置であって、前記一平面に
垂直な一直線である。中心軸線４４は、この実施例で
は、駆動軸２の軸線１３に垂直であって、前述の中心２
９を含む仮想平面に関してバルブプレート２５とは反対
側（図１の左方）にある。

【００２５】図４は、カバー６の正面図である。カバー
６のバルブプレート２５に臨むライナ７２の表面には、
凹円弧面４６が形成される。この凹円弧面４６は、バル
ブプレート２５の凸円弧面４３にぴったりと適合して面
接触し、シリンダブロック１１とともにバルブプレート
２５の傾転を許容する。

【００２６】バルブプレート２５のスライダ２８におけ
る傾転方向１４下流側（図１の上方）の端部４７は、当
接平面となっている。

【００２７】バルブプレート２５を変位調整可能に支持
する支持手段４８が、ハウジング５に関連して設けられ
る。この支持手段４８において、めねじ４９が形成され
る。このめねじ４９は、図１の紙面である前記一平面内
に軸線５０を有する。めねじ４９とその付近は、特許請
求の範囲におけるめねじ部材を構成する。

【００２８】めねじ４９に螺合するねじ棒５１の先端部
５２は、バルブプレート２５のスライダ２８の前記端部
４７の当接平面に当接し、ねじ棒５１のめねじ４９と同
一の軸線５０上に中心を有する凸球面状に形成された支
持球面となっている。ねじ棒５１には、ハウジング５の
外部でロックナット５４が螺合する。

【００２９】図５は、バルブプレート２５を支持手段４
８によって支持するときにおける力を示す図である。駆
動軸２の回転時に作動油の油圧によってシリンダブロッ
ク１１の軸線１５に沿う力Ｆ１がカバー６の凹円弧面４
６に作用する。これによってバルブプレート２５のスラ
イダ２８には、凹凸の各円弧面４３，４６と前記軸線１
５との交点５８と、それらの円弧面４３，４６の中心軸
線４４とを結ぶ前述の図１の紙面である前記一平面上の
直線５９上に、反力Ｆ２が作用する。この結果、スライ
ダ２８、したがってバルブプレート２５には、力Ｆ１，
Ｆ２の合力であってしかも力Ｆ１，Ｆ２未満の小さい力
Ｆ３が作用する。この合力Ｆ３は、図１の上向きの方向
を有する。ねじ棒５１の先端部５２は、スライダ２８の
端面４７に当接して、合力Ｆ３を受ける。

【００３０】この実施例では、支持手段４８を簡単な構
成で実現することができるので、ねじ棒５１を手動調整
することによって、多様な固定容量形のポンプの仕様を
単一の可変容量形ポンプで実現することができ、これに
よって在庫数を大幅に減少することができる。

【００３１】図６は、図１〜図５に示される実施例にお
ける傾転角度αを最小にしたときの状態を示す簡略化し
た断面図である。ねじ棒５１の働きによってバルブプレ
ート２５を図６の下方に変位して調整した状態では、凹
凸の円弧面４３，４６の中心軸線４４をシリンダブロッ
ク１１の中心２９に一致させた前記の先行技術に比べ
て、ピストン８のシリンダ孔１２に形成されるシリンダ
容積を小さくすることができ、このようにして容積効率
を向上することができる。これらの円弧面４３，４６の
中心軸線４４の位置および半径を適切に選ぶことによっ
て、シリンダブロック１１の傾転角度の範囲において、
ピストン８の頂部とシリンダヘッドとの間のシリンダ容
積をできるだけ小さくして、かつほぼ一定の値とするこ
とができる。

【００３２】図７は、本発明の他の実施例の支持手段６
１の構成を示す断面図である。この支持手段６１を構成
する油圧シリンダ６２は、ハウジング５に固定される。
ピストン６３は、前述の実施例におけるねじ棒５１と同
様に、図１の紙面である前記一平面内に軸線６４を有
し、その先端部６５は、軸線６４上に中心を有する凸球
面となっている。ピストン６３は、フランジ６６を有
し、油圧シリンダ６２のヘッド端６７に当接した図７に
示される第１の位置と、ヘッド端６７と反対側の段差６
８に当接した仮想線７３で示される第２の位置との位置
決めが行われる。油圧室６９には、ポンプ７０から切換
え弁７１を経て圧油が供給され、前記第２の位置を保つ
ことができる。その他の構成は前記の実施例と同様であ
る。

【００３３】本発明はポンプだけでなく、モータに関連
してもまた実施することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、バルブプレートのカバ
ーによって支持される凸円弧面の中心軸線は、回転軸お
よびシリンダブロックの各軸線を含んで傾転方向の角度
αが変化される一平面内で、回転軸の軸線からシリンダ
ブロックの傾転方向にずれた位置にあるので、傾転角度
が小さいときにおけるピストンのシリンダ孔に形成され
るシリンダ容積を小さくし、容積効率を向上することが
できる。

【００３５】また本発明によれば、バルブプレートに
は、傾転角度が大きくなる方向に前記一平面内で力が作
用し、この力を支持手段によって支持するように構成す
ればよいので、ねじ棒または油圧シリンダなどの単純な
構成を有する支持手段でバルブプレートの位置、したが
ってポンプにおける作動油の吐出流量を調整変化し、ま
たモータにおける回転速度の変化を調整することが可能
である。

【００３６】またこのような単純な構成を有する支持手
段を用いることによって、１種類の１サイズの可変容量
形斜軸式アキシアルピストン機械を生産して準備するだ
けで、多種類のサイズを集約して、各種の仕様に応じる
ことができるようになり、在庫数を大幅に減少すること
ができるようになる。

【００３７】また本発明によれば、バルブプレートをバ
ルブプレート本体とスライダとによって組合せて構成
し、製造を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の可変容量形斜軸式アキシア
ルピストンポンプの全体の構成を示す縦断面図である。

【図２】バルブプレート２５の正面図である。

【図３】バルブプレート２５の分解斜視図である。

【図４】カバー６の正面図である。

【図５】バルブプレート２５に作用する力を説明するた
めの図である。

【図６】図１〜図５に示される実施例におけるシリンダ
ブロック１１の傾転角度を最小にしたときの状態を示す
簡略化した一部の断面図である。

【図７】本発明の他の実施例の支持手段６１の構成を示
す断面図である。

【符号の説明】

２ 駆動軸 ５ ハウジング ６ カバー ８ ピストン棒 １０ ピストン １１ シリンダブロック １２ シリンダ孔 １３，１５ 軸線 １４ 傾転方向 １６ 中央孔 １７ センタロッド ２０ ばね収納孔 ２１ 圧縮ばね ２４ 凹球面 ２５ バルブプレート ２６ 凸球面 ２７ バルブプレート本体 ２８ スライダ ３１ 中心 ３３ 吸入通路 ３４ 吐出通路 ３６ 当接面 ３７ 当接受け面 ４３ 凸円弧面 ４４ 中心軸線 ４６ 凹円弧面 ４７ 端部 ４８，６１ 支持手段 ４９ めねじ ５２ 先端部 ６３ ピストン ６６ フランジ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに回転自在に設けられた回転
   軸に、複数のピストン棒の一端部が揺動可能に連結さ
   れ、 各ピストン棒の他端部にピストンがそれぞれ設けられ、 各ピストンがそれぞれ収納されるシリンダ孔を有するシ
   リンダブロックを、回転軸の軸線とシリンダブロックの
   軸線とを含む一平面内で傾転方向の角度αを変化して傾
   転可能に設け、 シリンダブロックのシリンダヘッド側の端部は、シリン
   ダブロックの軸線上にに中心を有する球面でバルブプレ
   ートに摺接して作動油の吸入、吐出の各通路を切換える
   斜軸式アキシアルピストン機械において、 バルブプレートは、シリンダブロックとは反対側に突出
   した凸円弧面を有し、この凸円弧面は、前記一平面内で
   回転軸の軸線からシリンダブロックの傾転方向にずれた
   位置を通りかつ前記一平面に垂直な一直線を中心軸線と
   し、かつその中心軸線に沿って一様な半径を有し、 ハウジングに固定されるカバーには、バルブプレートの
   前記凸円弧面に適合して支持する凹円弧面が形成され、 バルブプレートの傾転方向下流側の端部を、変位調整可
   能に支持する支持手段が備えられることを特徴とする斜
   軸式アキシアルピストン機械。
2. 【請求項２】 支持手段は、 バルブプレートよりも傾転方向下流側で、ハウジングと
   ともに固定位置に設けられ、前記一平面内に軸線を有す
   るめねじを有するめねじ部材と、 前記めねじ部材のめねじに螺合し、先端部がバルブプレ
   ートの前記端部に当接するねじ棒とを含むことを特徴と
   する請求項１記載の斜軸式アキシアルピストン機械。
3. 【請求項３】 支持手段は、 バルブプレートよりも傾転方向の下流側でハウジングと
   ともに固定位置に設けられる油圧シリンダであって、そ
   のピストンは、前記一平面内に軸線を有し、バルブプレ
   ートに当接することを特徴とする請求項１記載の斜軸式
   アキシアルピストン機械。
4. 【請求項４】 支持手段のピストンが、油圧シリンダの
   ヘッド端と、そのヘッド端とは反対側の段差とに当接し
   てピストンの２つの位置決めが行われることを特徴とす
   る請求項３記載の斜軸式アキシアルピストン機械。
5. 【請求項５】 バルブプレートは、 前記球面を有し、この球面に関してシリンダブロックと
   は反対側でシリンダブロックの軸線に垂直な当接平面を
   有するバルブプレート本体と、 バルブプレート本体に関してシリンダブロックとは反対
   側に配置され、前記当接平面に当接する当接受け面を有
   し、かつ前記凸円弧面を有するスライダとを含み、 スライダの傾転方向下流側の端部を支持手段が支持する
   ことを特徴とする請求項１記載の斜軸式アキシアルピス
   トン機械。