JPH09209918A - 流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、シリンダブロックとバルブプレート
との間からの作動流体の漏れを抑制しつつ、これら両者
間での焼付けを防止できると共に、ごみ等の噛込みによ
る損傷の恐れを少なくできる流体機械を提供することに
ある。 【解決手段】斜板型のアキシャルピストンポンプまたは
同モータを前提とする。回転軸３０と一緒に回転される
シリンダブロック３２と、固定のエンドプレート２２と
の間に、エンドプレート２２に固定して設けられるバル
ブプレート３７を、エンドプレート２２側のステンレス
製第１層３７ａと、この第１層３７ａに接着されたシリ
ンダブロック３２側の合成樹脂製第２層３７ｂとで形成
する。第２層３７ｂにシリンダブロック２２を摺動させ
たことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、斜板型アキシャル
ピストンポンプまたは同斜板型アキシャルピストンモー
タとして使用される流体機械に係り、特に、シリンダブ
ロックが摺動するバルブプレートの構造を改善した流体
機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の流体機械の一例である斜板
型アキシャルピストンポンプの構成を示す断面図であっ
て、同図中１はケーシング、２はエンドプレート、３は
グレードル、４は回転軸、５はシリンダブロック、６は
ピストン、７はピストンシュー、８は斜板、９はバルブ
プレートである。

【０００３】エンドプレート２はケーシング１の一端部
に、また、グレードル３はエンドプレート２の他端部に
夫々装着され、これらの中央部に個別に設けた軸受１１
によって回転軸４が回転自在に軸支されている。エンド
プレート２には作動油の出入り口をなす吸入口１２と吐
出し口１３とが夫々設けられている。これらケーシング
１とエンドプレート２とグレードル３とで囲まれる空間
は作動油室として利用される。

【０００４】回転軸４の一端部はグレードル３を貫通し
ており、外部の図示しないモータや原動機などの駆動機
器に接続される。複数本のピストン６が嵌合された金属
製のシリンダブロック５は、前記作動油室内において回
転軸４にスプライン係合してこの軸４と一緒に回転され
るように取付けられている。斜板８はグレードル３に支
持されて回転軸４の軸線に対して斜めに交差する姿勢で
前記作動油室に内蔵されており、この斜板８には円環形
のスラストプレート１４が取付けられている。このプレ
ート１４には各ピストン６のピストンシュー７が夫々摺
動されるようになっている。

【０００５】バルブプレート９は、エンドプレート２に
固定されて、このプレート２とシリンダブロック５との
間に挟まれている。そして、シリンダブロック５が摺動
するバルブプレート９は、全体をステンレスで形成され
ているとともに、吸入口１２と連通する低圧ポート９ａ
と、吐出し口１３に連通する高圧ポート９ｂを有してい
る。

【０００６】こうした構成の斜板型アキシャルピストン
ポンプは、その回転軸４を駆動することによりポンプ動
作を営むことができる。つまり、回転軸４が駆動される
と、この軸４と一緒にシリンダブロック５が回転される
に伴い、ピストンシュー７が斜板８のスラストプレート
１４を摺動して、ピストン６と斜板８との相対位置が変
わると同時に、シリンダブロック５がバルブプレート９
を摺動する。

【０００７】そのため、斜板８の傾斜角度に従ってピス
トン６がその軸方向に移動されるから、それに伴って吸
入口１２からバルブプレート９の低圧ポート９ａを通っ
てシリンダブロック５内に作動油が吸込まれ、こうして
吸込まれた作動油が圧縮されてバルブプレート９の高圧
ポート９ｂを通って吐出し口１３から高圧作動油として
吐出される。

【０００８】なお、以上のポンプ構成は、そのバルブプ
レート９の形状変更の上、圧油を作動液の出入り口１
２、１３に前記と逆に通すことで、圧油によって回転軸
４に回転運動を発生させて仕事を行わせる斜板型のアキ
シャルピストンモータとしても使用できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記構成のポンプ等の
容積効率は、摺動部分からの液漏れが多い程低下するも
のであり、その漏れ流量は次の一般式であらわされる。 Ｑ＝［（ｈ³×Ｐ）／μ］×Ｋ なお、前記一般式において、Ｑは漏れ流量、ｈは隙間、
Ｐは圧力、Ｋは定数、μは作動液の粘度である。この一
般式から、漏れ流量Ｑは、圧力Ｐが高いとき、隙間ｈが
大きいときに、多くなることが分かる。

【００１０】そして、このような摺動部分からの液漏れ
は、特に、高圧が作用するシリンダブロック５とパルブ
プレート９との金属対金属の接触面において生じ易い。
そこで、こうした点に鑑みて従来は、シリンダブロック
５をバルブプレート９に強く押さえ付けて、前記接触面
での隙間を極力小さくするようにしている。

【００１１】しかし、こうした対策にあっては、前記押
さえ付けの力を大きくする程、シリンダブロック５が押
し付けられる固定のバルブプレート９の摺動面に加わる
面積当たりの力が過大になり易く、それにより、前記摺
動面との間で焼き付けを起こす恐れがある。また、作動
油に混入するごみ等が前記摺動面に至った場合には、そ
のごみ等が摺動面で噛み込まれてポンプ等流体機械の損
傷を招く恐れもある。

【００１２】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、シリンダブロックとバルブプレートとの間からの
作動流体の漏れを抑制しつつ、これら両者間での焼き付
けを防止できるとともに、ごみ等の噛み込みによる損傷
の恐れを少なくできる流体機械を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、ケーシングの
一端にグレードルを装着するとともに他端に作動流体の
出入り口を有したエンドプレートを装着し、前記グレー
ドルと前記エンドプレートとに渡って回転軸を回転自在
に軸支し、前記ケーシングに内蔵されるシリンダブロッ
クを前記回転軸にこれと一緒に回転されるように取付
け、このブロックに複数本のピストンを嵌合し、これら
ピストンの頭部に取付けられたピストンシューが摺動す
る斜板を前記ケーシングに内蔵し、前記エンドプレート
に前記シリンダブロックが摺動するバルブプレートを固
定し、前記斜板の傾斜角度に従い前記ピストンを往復動
させる流体機械を前提とする。

【００１４】そして、前記課題を解決するために請求項
１の発明は、前記バルブプレートの少なくとも前記シリ
ンダブロック側の摺動面を合成樹脂材料で形成してなる
ことを特徴とするものである。

【００１５】この請求項１の発明において、回転軸と一
緒に回転されるシリンダブロックが摺動するバルブプレ
ートの摺動面を形成する合成樹脂材料は、金属より比較
的柔らかいので、これに押し付けられるシリンダブロッ
クとのなじみを良くして、これら両者間の隙間を極力小
さくするのに役立つ。その上、前記合成樹脂材料はシリ
ンダブロックの回転時における金属対金属の擦れ合いを
なくす。しかも、前記のように金属に比較して柔らかな
合成樹脂材料は、シリンダブロックとバルブプレートと
の摺動部にごみが入り込んだ場合に、そのごみを前記合
成樹脂材料に容易に埋め込んで、ごみがシリンダブロッ
クの回転の妨げにならないようにする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１および図２を参照して
本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は第１の実
施の形態に係る斜板型アキシャルピストンポンプの構成
を示す断面図であって、同図中２１は両端が開口された
ケーシングである。

【００１７】このケーシング２１の一端にはその開口を
塞いでエンドプレート２２が取付けられ、ケーシング２
１の他端にはその開口を塞いでグレードル２３が取付け
られている。それによって、ケーシング２１とエンドプ
レート２２とグレードル２３とで密閉される作動流体
室、例えば作動液室、具体的にはこの第１の実施の形態
においては作動油室２４が形成されている。

【００１８】エンドプレート２２には、吸入口２５と吐
出し口２６とが夫々形成されている。作動油の出入り口
となる吸入口２５と吐出し口２６との一端は夫々エンド
プレート２２の周面に開口されており、他端は作動油室
２４に開口されている。吸入口２５と吐出し口２６との
一端開口には図示しない配管などが夫々接続されるよう
になっている。エンドプレート２２の中央部には作動油
室２４に開口する軸受収納凹部が形成され、そこには軸
受２７が内蔵されている。

【００１９】グレードル２３の中央部には軸受取付け孔
が形成され、そこには軸受２８が内蔵されている。さら
に、グレードル２３には液封装置例えばオイルシール２
９が取付けられている。

【００２０】ケーシング２１の軸方向に延びる回転軸３
０が両軸受２７、２８にわたって回転自在に軸支され、
この軸３０の一端部はグレードル２３を貫通して外部に
突出されている。この突出された一端部は図示しないモ
ータや原動機などの駆動機器に接続される。したがっ
て、回転軸３０はこの第１の実施の形態では駆動軸とし
て用いられている。この回転軸３０の前記作動油室２４
内に位置した軸部分の外周面には、その軸方向に延びる
多数のキー溝（スプライン溝条）３１が形成されてい
る。

【００２１】作動油室２４内においてシリンダブロック
３２が回転軸３０にこれと一緒に回転されるように取付
けられている。すなわち、金属製のシリンダブロック３
２はその中央部に軸方向に貫通する嵌合孔３３を有して
いるとともに、この嵌合孔３３内に突出するスプライン
歯３４を多数設けている。そして、このシリンダブロッ
ク３２は、その嵌合孔３３を回転軸３０に嵌合するとと
もに、スプライン歯３４をキー溝３１にスプライン係合
させることによって、回転軸３０に取付けられている。
したがって、シリンダブロック３２は、前記スプライン
係合により回転軸３０と一体に回転可能であるととも
に、回転軸３０の軸方向に移動し得るように設けられて
いる。

【００２２】このシリンダブロック３２には、その周方
向に所定間隔ごとにシリンダ室３２ａ（図１では一つの
み図示）が軸方向に延びて設けられており、これらシリ
ンダ室３２ａには夫々グレードル２３側から挿入された
ピストン３５が摺動自在に嵌合されている。各ピストン
３５の頭部３５ａには夫々ピストンシュー３６が取付け
られている。頭部３５ａとピストンシュー３６とは自在
継手をなしている。

【００２３】また、図１中３５ｂ、３６ａは前記自在継
手を貫通するように設けた油路で、これはピストンシュ
ー３６の先端面とシリンダ室３２ａ内とを連通してい
る。この油路３５ｂ、３６ａにより、作動油が、ピスト
ン３５の頭部３５ａとピストンシュー３６との摺動面、
およびピストンシュー３６と後述のスラストプレートと
の摺動面に至って、これら摺動面の潤滑を可能としてい
る。

【００２４】シリンダブロック３２と前記エンドプレー
ト２２との間にはバルブプレート３７が挟設され、これ
はエンドプレート２２に固定されている。このバルブプ
レート３７は、シリンダブロック３２の最大外径と同径
をなす円板であって、図１および図２に示されるように
第１層３７ａと、この一面に接着された第２層３７ｂと
から形成されている。バルブプレート３７は、その第１
層３７ａをエンドプレート２２側に配置するとともに第
２層３７ｂをシリンダブロック３２との摺動面として配
置されている。

【００２５】第１層３７ｂはステンレス等の金属材料で
形成されている。第１層３７ａを金属材料製とすること
は、バルブプレート３７全体に必要とされる強度を保証
する上で有効であり、また、金属材料の中でもステンレ
ス製とすることは、防錆能力が高く、また、第２層３７
ｂとの接着性が高い点で、特に優れている。

【００２６】第２層３７ｂは、ＰＴＦＥ（四ふっ化エチ
レン樹脂）、ポリエーテル・エーテルケトン、フェノー
ル樹脂、ポリアミド、ポリイミド等の合成樹脂材料で形
成されている。中でも、第２層３７ｂをポリエーテル・
エーテルケトン製とすることは、特に材料強度、高水潤
滑製、ステンレス材との高い接着性等を得られる点で優
れている。

【００２７】なお、本発明において、用途や使用条件等
により、第２層３７ｂをなす合成樹脂材料が実用的に十
分な強度を有するものである場合には、そうした高強度
の合成樹脂材料のみの１層構造からバルブプレート３７
全体を構成し、それを前記２層構造のものに代えて使用
することもできる。

【００２８】図２（Ａ）（Ｃ）に示されるようにバルブ
プレート３７には、その中心から同じ半径で描かれる線
上に位置して円弧状に連続する低圧ポート３８と、円弧
状に配設される複数個の高圧ポート３９とが、夫々厚み
方向に貫通して設けられている。そして、図１に示され
るようにバルブプレート３７は、その低圧ポート３８を
前記吸入口２５における作動油室２４側の開口に連続さ
せるとともに、高圧ポート３９を前記吐出し口２６にお
ける作動油室２４側の開口に連続させてエンドプレート
２２に固定されている。また、これら両ポート３８、３
９には、シリンダブロック３２の回転に伴い、その各シ
リンダ室３２ａの出入口３２ｂが連通される。

【００２９】図２（Ａ）（Ｃ）４０はバルブプレート３
７の外周部に厚み方向に貫通して設けたピン嵌合であ
り、これにはエンドプレート２２に設けた図示しない位
置決めピンが嵌合される。その嵌合により、シリンダブ
ロック３２との摺動摩擦等によるバルブプレート３７の
移動を抑制して、シリンダブロック３２との相対的な孔
位置のずれを防止できるようにしてある。

【００３０】なお、図２（Ａ）中４１は第２層３７ｂの
表面に形成された内周シールランド、同じく４２は外周
シールランド、同じく４３は中間シールランドである。
内周と外周のシールランド４１、４２間の中間シールラ
ンド４３が設けられる領域内には、両ポート３８、３９
がいずれも配設され、外周シールランド４１が設けられ
る領域内にはピン嵌合孔４０が配設されている。これら
のシールランド４１〜４３は、バルブプレート３７とこ
れに摺動するシリンダブロック３２との間の接触面積を
増やして、摺動面に作用する力を低減させて、この摺動
面での焼き付きをより一層のこと防止するために設けた
ものである。

【００３１】図１に示されるように前記作動油室２４に
はグレードル２３に固定された斜板４４が内蔵されてい
る。斜板４４は、回転軸３０の軸線に対して斜めに交差
する姿勢で設けられているとともに、中心孔４４ａを有
し、この孔４４ａには前記回転軸３０が挿通されてい
る。この斜板４４は、そのシリンダブロック３２側の面
に固定されたスラストプレート（シュープレートとも称
される。）４５を備えている。

【００３２】このプレート４５は、円環形であって、回
転軸３０の軸芯を中心とする半径をもって描かれるよう
に設けられている。スラストプレート４５には前記ピス
トンシュー３６が押し付けられて摺動するようになって
いる。なお、スラストプレート４５にはこの表面上にピ
ストンシュー３６を滑らせるためのガイド（図示しな
い）が設けられている。斜板４４によって、シリンダブ
ロック３２は複数のピストン３５を介してバルブプレー
ト３７に押さえ付けられている。

【００３３】こうした構成の斜板型アキシャルピストン
ポンプは、その回転軸３０が駆動されると、この軸３０
にスプライン係合されたシリンダブロック３２が回転軸
３０と一緒に回転されるから、それに伴い、各ピストン
３５のピストンシュー３６が斜板４４のスラストプレー
ト４５を摺動して、これら各ピストン３５と斜板４４と
の相対位置が変わる。これと同時に、シリンダブロック
３２がバルブプレート３７の第２層３７ｂを摺動する。

【００３４】そのため、斜板４４の傾斜角度に従って各
ピストン３５がその軸方向に移動されるから、ピストン
３５がグレードル２３側に突出するように軸方向移動さ
れるに伴って、吸入口２５からバルブプレート３７の低
圧ポート３８を通ってシリンダブロック３２のシリンダ
室３２ａ内に作動油が吸込まれる。そして、こうして吸
込まれた作動油は、ピストン３５がエンドプレート２２
側へ押し込まれるように軸方向移動されるに伴って、圧
縮されてバルブプレート３７の高圧ポート３９を通って
吐出し口２６から高圧作動油として吐出される。

【００３５】こうして斜板型アキシャルピストンポンプ
は、回転軸３０およびシリンダブロック３２の半回転ご
とに交互に作動油の吸込みと吐出しとを行うポンプ作動
を営むことができる。

【００３６】なお、以上のポンプ構成は、そのバルブプ
レート３７の形状変更の上、圧油を作動液の吐出し口２
６から導入してシリンダブロック３２を介して吸入口２
５から排出させることで、圧油によって回転軸３０に回
転運動を発生させて仕事を行わせる斜板型のアキシャル
ピストンモータとしても使用できる。

【００３７】前記のようなポンプ動作（またはモータ動
作）にあって、斜板４４によりシリンダブロック３２が
押し付けられて摺動するバルブプレート３７は、その摺
動面をなす第２層３７ｂが合成樹脂製である。こうした
構成によれば、第２層３７ｂは金属製のシリンダブロッ
ク３２よりも比較的柔らかいので、これに押し付けられ
るシリンダブロック３２とのなじみを良くすることがで
きる。

【００３８】そのため、作動油の圧縮に伴って高圧が作
用するシリンダブロック３２とバルブプレート３７との
間の隙間を極力小さくできるので、それに伴い、これら
両者３２、３７間から作動油室２４への作動油の漏れを
抑制できる。したがって、このポンプ等の容積効率を向
上できる。

【００３９】さらに、既述のようにバルブプレート３７
に合成樹脂製の第２層３７ｂを設けて、そこにシリンダ
ブロック３２を摺動させたことにより、金属製のシリン
ダブロック３２とバルブプレート３７の金属製第１層３
７ａとが、シリンダブロック３２の回転時において擦れ
合うことをなくすことができる。このように前記両者３
２、３７間において金属対金属の擦れ合いがないことに
より、シリンダブロック３２をバルブプレート３７に押
し付けて作動油の漏れを極少とするにも拘らず、シリン
ダブロック３２とバルブプレート３７との摺動面の焼き
付けを防止することができる。

【００４０】しかも、前記のようにバルブプレート３７
の第２層３７ｂは金属に比較して柔らかな合成樹脂製で
あるから、シリンダブロック３２とバルブプレート３７
との摺動部にごみが入り込んだ場合に、そのごみを第２
層３７ｂに埋め込み易くできる。こうした埋め込みによ
り、ごみがシリンダブロック３２の回転の妨げにならな
いようにでき、したがって、ごみ等の噛み込みによりポ
ンプが損傷する恐れを少なくできる。

【００４１】また、この第１の実施の形態においてはバ
ルブプレート３７が金属と合成樹脂との２層構造である
ので、ステンレス製の第１層３７ａの剛性によりバルブ
プレート３７として必要十分な強度を得ることができ
る。それにより、バルブプレート３７が、熱や負荷によ
って形状変形を起こすことを防止できる。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果がある。請求項１
の発明によれば、シリンダブロックが摺動するバルブプ
レートの摺動面を合成樹脂材料で形成したから、シリン
ダブロックとバルブプレートとのなじみを良く、これら
両者間の隙間を極小にできることに伴い、シリンダブロ
ックとバルブプレートとの間からの作動流体の漏れを抑
制できる。そして、前記合成樹脂材料によりシリンダブ
ロックの回転時における金属対金属の擦れ合いをなくし
て、シリンダブロックとバルブプレートとの摺動面の焼
き付けを防止できる。さらに、シリンダブロックとバル
ブプレートとの摺動部にごみが入り込んだ場合に、その
ごみを合成樹脂材料に容易に埋め込んで、ごみ等の噛み
込みによる損傷の恐れを少なくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る斜板型アキシ
ャルピストンポンプの構成を示す断面図。

【図２】（Ａ）は第１の実施の形態に係る斜板型アキシ
ャルピストンポンプが備えるバルブプレートの構成をエ
ンドプレート側から見て示す図。 （Ｂ）同バルブプレートの構成を示す側面図。 （Ｃ）同バルブプレートの構成をシリンダブロック側か
ら見て示す図。

【図３】従来例に係る斜板型アキシャルピストンポンプ
の構成を示す断面図。

【符号の説明】

２１…ケーシング、 ２２…エンドプレート、 ２３…グレードル、 ２５…吸入口（作動流体の出入り口）、 ２６…吐出し口（作動流体の出入り口）、 ３０…回転軸、 ３２…シリンダブロック、 ３２ａ…シリンダ室、 ３５…ピストン、 ３５ａ…ピストンの頭部、 ３６…ピストンシュー、 ３７…バルブブレート、 ３７ａ…金属製の第１層、 ３７ｂ…合成樹脂製の第２層（摺動面）、 ４４…斜板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングの一端にグレードルを装着する
   とともに他端に作動流体の出入り口を有したエンドプレ
   ートを装着し、前記グレードルと前記エンドプレートと
   に渡って回転軸を回転自在に軸支し、前記ケーシングに
   内蔵されるシリンダブロックを前記回転軸にこれと一緒
   に回転されるように取付け、このブロックに複数本のピ
   ストンを嵌合し、これらピストンの頭部に取付けられた
   ピストンシューが摺動する斜板を前記ケーシングに内蔵
   し、前記エンドプレートに前記シリンダブロックが摺動
   するバルブプレートを固定し、前記斜板の傾斜角度に従
   い前記ピストンを往復動させる流体機械において、前記
   バルブプレートの少なくとも前記シリンダブロック側の
   摺動面を合成樹脂材料で形成してなることを特徴とする
   流体機械。