JPH0968155A - ピストン型液圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧運転時の耐摩耗性や耐焼付き性を向上さ
せる。 【解決手段】 シャフト３の外径スプライン部３ａにシ
リンダブロック２の首部内周面の内径スプライン部２ｄ
を嵌合させ、円筒状の首部外周面に外形が球面状のスヘ
リカルワッシャ１０を摺動自在に装着して左方に付勢す
ることによりシュープレート６を介してピストンシュー
７を斜板５に圧接させる。ピストン４からシリンダブロ
ック２に作用するラジアル方向の荷重着力点Ｐを、内径
スプライン部２ｄの軸方向の中心付近に位置させ、外周
上の対応する点Ｑを頂点として軸方向の両側に漸次拡大
する逃げ１６を設け、荷重によりシャフト３が撓んでも
シリンダブロック２が傾かないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シリンダブロッ
クの回転により斜板の傾転角に応じてピストンを往復運
転させて流体の吸入及び吐出を行う斜板式ピストンポン
プや、流体圧によりピストンを往復運動させ、このピス
トンの往復運動をシリンダブロックの回転に変換する斜
板式ピストンモータ等の斜板式のピストン型液圧装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のピストン型液圧装置は、従来か
ら産業機械や車両の動力伝達機構として広く用いられて
いる。図３は、従来から用いられている斜板式の可変容
量形ピストンポンプの一例を示す縦断面図である。

【０００３】装置本体１の内部には、シリンダブロック
２を回転自在に組み込んであり、このシリンダブロック
２の中心軸Ｃ上に回転軸であるシャフト３を設けて両者
をスプライン結合し、図示しない駆動モータからの回転
力をシャフト３を介してシリンダブロック２に伝達して
いる。シリンダブロック２の中心から同一ピッチ円上に
は、中心軸Ｃと平行で且つ等間隔に複数のシリンダボア
２ａを設け、これらのシリンダボア２ａにはそれぞれ往
復運動するピストン４を摺動自在に挿入してある。

【０００４】また、装置本体１の内部には、シリンダブ
ロック２の中心軸Ｃに対して任意の傾転角を持たせて容
量可変手段を構成する斜板５を図示しない軸受により傾
転可能に設けてある。各ピストン４の一端に形成した球
状部４ａは、環状のシュープレート６によって連結され
るピストンシュー７に回転自在に装着され、ピン８を介
してばね９によって斜板５の方向へ押圧される外周面が
球面状のスヘリカルワッシャ１０がシュープレート６を
介してピストンシュー７を斜板５に押圧することによ
り、ピストン４を斜板５に沿わせるようにしている。な
お、スヘリカルワッシャ１０の内周面に形成した内径ス
プライン部１０ａはシャフト３の外周面に形成した外径
スプライン部３ａに摺動可能に嵌合している。

【０００５】装置本体１の上部には制御シリンダ１１が
装置本体１と一体のバルブプレート１５に固設された制
御シリンダガイド１２に摺動自在に装着され、制御シリ
ンダ１１の一端は斜板５の上端部に圧接されている。装
置本体１の下部には、他の制御部材であるバイアスピス
トン１３がばね１４の付勢力により斜板５に圧接するよ
うに設けてあり、このバイアスピストン１３と上記制御
シリンダ１１とによって斜板５の傾きを制御している。

【０００６】さらに、装置本体１の端面には、バルブプ
レート１５に固設したウェファプレート１５ａが設けて
あり、このウェファプレート１５ａは、シリンダブロッ
ク２の端面と摺接し、シリンダボア２ａに供給する流体
のシール部を形成している。ウェファプレート１５ａに
は、シリンダボア２ａと対峙するピッチ円上に流体供給
孔である吸込み側キドニーポートと流体排出孔である吐
出し側キドニーポート（いずれも図示しない）が設けて
ある。

【０００７】このような構成からなる斜板式の可変容量
形ピストンポンプにおいて、各ピストン４の一端がピス
トンシュー７を介して斜板５に沿いながら公転すること
によりストローク運動を生じる。この時、吐出工程で
は、ピストン４はその吐出圧力により斜板５の方向に押
圧され、吸入工程では、ピン８を介してばね９の付勢力
によって斜板５の方向に押圧されているスヘリカルワッ
シャ１０に内周面を摺接しているシュープレート６がピ
ストンシュー７を斜板５に押圧することによりピストン
４を斜板５に沿わせている。

【０００８】１本のピストン４に注目すると、公転中の
半回転の間は吸込み方向に、残る半回転の間は吐出方向
にストロークすることになる。したがって、半円弧状の
キドニーポートを有するウェファプレート１５ａをバル
ブプレート１５に固定しておけば、連続的なポンプ作用
を得ることができる。なお、ピストンモータの構造も、
上記のピストンポンプとほぼ同様で作動原理が逆となっ
たものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のピストン型液圧装置にあっては、シャフト３
の外周面に形成した外径スプライン部３ａにスヘリカル
ワッシャ１０の内周面に形成した内径スプライン部１０
ａを嵌合させることによりスヘリカルワッシャ１０を保
持していたので、斜板５の傾転中心Ａがピストン４の球
心点Ｂからオフセットしたピストン型液圧装置では、斜
板５が傾転する際にピストン４の球心点Ｂが移動し、そ
れに伴ってスヘリカルワッシャ１０も軸方向に移動する
必要がある。

【００１０】通常、外径及び内径のスプライン部３ａ，
１０ａ間にはスプライン歯の加工精度と組立性の制約か
らある程度の遊びを持たせてあり、かつ、スヘリカルワ
ッシャ１０はシュープレート６との摺動面から常にこじ
れ力を受けているので、スヘリカルワッシャ１０が軸方
向に移動する際には大きな摩擦が生じ、特に高速で斜板
５が傾転している時にはきわめて大きな摩擦力が発生す
る。

【００１１】そのため、ばね９によって設定された押圧
荷重が変化する結果となり、押圧荷重が減少すると、吸
込み工程においてピストンシュー７が斜板５から浮き上
がり、ピストンシュー７が斜板５と片当たり現象を生じ
てピストンシュー７や斜板５の異常摩耗を生じるおそれ
があり、押圧荷重が増加すると、スヘリカルワッシャ１
０とシュープレート６の摺動面に焼付きや異常摩耗が生
じるおそれがある。

【００１２】このような問題点を解決するため、従来は
スヘリカルワッシャ１０の材料に高価な耐焼付き性の良
好な砲金系材料を使用したり、スヘリカルワッシャ１０
の寸法を大きくしたり、あるいはシュープレート６のス
ヘリカルワッシャ１０との摺動面位置をシュープレート
６の内径部を伸ばすことによりスヘリカルワッシャ１０
とのあたり角を小さくして摺動部の面圧を下げたりする
ことによって焼付きを防止していた。しかし、このよう
な方法では、砲金系等の高価な材料の使用によるコスト
アップや、寸法を大きくすることによるポンプ外形の大
型化を避けることは不可能であった。

【００１３】また、従来のピストン型液圧装置におい
て、シャフト３の外径スプライン部３ａに、ピストン４
の球心点Ｂに対応する点を中心として軸方向の両側に漸
次拡大するクラウニングと称される逃げを設け、高い圧
力で運転した際にピストン４から発生するラジアル方向
の力によってシャフト３が撓んでも、外径スプライン部
に設けた逃げのためにシリンダブロック２の端面をウェ
ファプレート１５ａと平行な状態を保つことができるよ
うにしたものがあった。

【００１４】しかしながら、クラウニングを施したシャ
フト３では、その外径スプライン部３ａに嵌合するスヘ
リカルワッシャ１０の内径スプライン部１０ａとの遊び
が大きすぎるためとスヘリカルワッシャ１０の大きさ等
の制約のために、スヘリカルワッシャ方式を採用するこ
とはできず、スペーサを介して斜板に固定されたリテー
ナに摺接するシュープレートがピストンシューを斜板に
沿わせる通常釣り下げ型と称される方法が用いられてい
た。この方法では部品点数が増加すると共に、スヘリカ
ルワッシャ方式に比して組立性が不良でコストアップと
なるという問題点があった。この発明は上記の点に鑑み
てなされたものであり、高圧での耐摩耗性や耐焼付き性
に優れたピストン型液圧装置を低コストで提供すること
を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、回転伝達軸と連結され中心軸の回りを回
転するシリンダブロックと、このシリンダブロックのシ
リンダボア内に摺動自在に挿入され一端にピストンシュ
ーを遊嵌したピストンと、ピストンシューに摺接する斜
板と、ピストンシューを斜板に押圧する方向に付勢され
たスヘリカルワッシャと、シリンダブロックの一端面に
摺接しシリンダブロックへの流体の供給孔及び排出孔を
有するバルブプレートとを備えたピストン型液圧装置で
あって、上記シリンダブロックの他端面に突設した首部
の内周面に形成された内径スプライン部と、上記回転伝
達軸の外周面に形成され上記シリンダブロックの内径ス
プライン部に摺動可能に嵌合する外径スプライン部と、
上記シリンダブロックの首部外周面に形成され上記スヘ
リカルワッシャの内周面が摺動可能に遊嵌する円筒状部
とを有し、上記ピストンから上記シリンダブロックに作
用するラジアル方向の荷重着力点を、上記シリンダブロ
ックの内径スプライン部の軸方向の中心付近に位置させ
るようにしたピストン型液圧装置を提供するものであ
る。

【００１６】そして、上記のピストン型液圧装置におい
て、上記回転伝達軸の外径スプライン部に、上記荷重着
力点を頂点として軸方向の両側に漸次拡大する逃げを設
けるようにするのが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて具体的に説明するが、図３に対応する部分に
は同一の符号を付して示す。図１は、この発明の一実施
形態を示す拡大断面図、図２は、この発明を実施した斜
板式ピストンポンプの構成を示す縦断面図である。

【００１８】まず、図２を参照してこの発明を実施した
斜板式ピストンポンプの構成のうち、特に図３と異なる
点を重点的に説明する。シリンダブロック２の図で左端
側に小径の円筒状首部２ｂと大径の円筒状首部２ｃとを
突設し、これらの円筒状首部２ｂ，２ｃの内周面に内径
スプライン部２ｄを形成し、この内径スプライン部２ｄ
をシャフト３の外周面に形成した外径スプライン部３ａ
に嵌合させる。

【００１９】シリンダブロック２の小径の円筒状首部２
ｂの外周面には、外形を球面状に形成し内周面を円筒内
面状に形成したスヘリカルワッシャ１０の内周面を摺動
自在に遊嵌し、シリンダブロック２の内部に配設したば
ね９の付勢力によりピン８を介してスヘリカルワッシャ
１０の外周面をシュープレート６の内周面に摺接させ、
ピストンシュー７を斜板５に押圧することにより、ピス
トン４を往復運動させてポンプ機構を構成している。

【００２０】シリンダブロック２の首部の内周面に形成
した内径スプライン部２ｄは、図１にその詳細を示すよ
うに、ピストン４からシリンダブロック２に作用するラ
ジアル方向の荷重着力点Ｐを中心として軸方向の両側を
覆い得る位置となるようにし、この内径スプライン部２
ｄに嵌合可能に形成したシャフト３の外径スプライン部
３ａは、上記荷重着力点Ｐに対応する外周面の点Ｑを頂
点として軸方向の両側に、歯丈方向及び歯幅方向共漸次
拡大するクラウニングと称される逃げ１６を形成する。

【００２１】この逃げ１６の大きさは、ピストン４から
シリンダブロック２を介してシャフト３に作用するラジ
アル方向の荷重により、シャフト３が撓んだ場合、内外
径スプライン部２ｄ，３ａの嵌合部において常に上記の
点Ｑを頂点として荷重を受けるように定められている
が、荷重の大きさによっては、頂点部分に荷重が集中す
るのを緩和するために、頂点部分に数ミリメートル幅の
平坦面を設けても差支えない。ちなみに、シャフト３の
撓み量は、シャフト３にかかる荷重の大きさから計算に
より求めることができる。なお、その他の構成は、図３
と同様である。

【００２２】このような構成からなる斜板式ピストンポ
ンプでは、高圧運転時にシャフト３が撓んでも、ラジア
ル方向の荷重着力点Ｐに対応する点Ｑを頂点として内外
径スプライン部２ｄ，３ａが点Ｑを中心として揺動自在
に嵌合しているので、シリンダブロック２を傾斜させよ
うとするモーメントが発生するおそれはなく、その端面
とウェファプレート１５ａとの平行が保たれ、高速運転
時においても両者のシール性を良好に保持することがで
きる。

【００２３】上記の実施形態ではこの発明を高圧運転用
の斜板式ラジアルポンプに実施した場合について説明し
たが、中，低圧用の斜板式ラジアルポンプにあっては、
シャフト３に逃げ１６を設ける必要はないが、スヘリカ
ルワッシャ１０を上記のように構成することにより、低
コストで耐摩耗性，耐焼付き性を向上させることが可能
である。また、上記実施形態ではこの発明を斜板式ピス
トンポンプに実施した場合について説明したが、この発
明はそれに限るものではなく、斜板式のピストンモータ
にも何等支障なく実施することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によるピス
トン型液圧装置は、スヘリカルワッシャの内周面をシリ
ンダブロックの首部外周面の円筒状部に遊嵌させると共
に、回転伝達軸の外径スプライン部に嵌合する首部内周
面の内径スプライン部の軸方向の中心付近にピストンか
らシリンダに作用するラジアル方向の荷重着力点を位置
させるようにしたので、スヘリカルワッシャとシリンダ
ブロックの首部との嵌合面を大きくすることができ、シ
ュープレートから受けるこじれ力に対する保持性を高く
することができる。

【００２５】そのため、斜板の傾転に伴ってスヘリカル
ワッシャが軸方向に移動する際にも摺動性が良好でシュ
ープレートに対する押付け荷重の増減を少なくすること
ができ、スヘリカルワッシャを斜板方向へ押し出すため
の荷重を大きくする必要がなくなり、スヘリカルワッシ
ャとシリンダブロックとに耐焼付き性の良好な高価な材
料を用いなくてすみ、安価な材料で耐摩耗性及び耐焼付
き性を向上させることができる。また、スヘリカルワッ
シャを大きくしたりシュープレートの内径部を張り出し
たりする必要もないので、ピストン型液圧装置の小形化
と一層のコスト削減が可能になる。

【００２６】そして、上記の装置において、回転伝達軸
の外径スプライン部に荷重着力点を頂点として逃げを設
けるようにすると、高圧運転時に回転伝達軸がラジアル
方向の荷重により撓んでも、荷重の着力点を頂点として
内外径スプライン部が嵌合しているので、シリンダブロ
ックを傾けようとするモーメントが発生せず、バルブプ
レートとの平行が保たれてシール性を良好に保持するこ
とが可能になる。さらに、回転伝達軸に外径スプライン
部に逃げを設けた場合でも、スヘリカルワッシャ装着部
にスペース的な余裕が生じるので、従来の高価な釣下げ
形に代えて安価で組立て性がよく小形化が可能なスヘリ
カルワッシャ形にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示す拡大断面図であ
る。

【図２】この発明を実施した斜板式ピストンポンプの一
例を示す縦断面図である。

【図３】従来のピストン型液圧装置の一例を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

１：装置本体 ２：シリンダブロック ２ａ：シリンダボア ２ｄ：内径スプライン部 ３：シャフト ３ａ：外径スプライン部 ４：ピストン ５：斜板 ６：シュープレート ７：ピストンシュー １０：スヘリカルワッシャ １５：バルブプレート １５ａ：ウェファプレート １６：逃げ(クラウニン
グ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置本体と、該装置本体の内部に回転自
   在に組み込まれ、かつ回転伝達軸と連結されたシリンダ
   ブロックと、該シリンダブロックの中心軸から同一ピッ
   チ円上に前記中心軸に平行に設けられた複数のシリンダ
   ボアと、これらのシリンダボアへそれぞれ摺動自在に挿
   入され一端にピストンシューを遊嵌したピストンと、前
   記ピストンシューに摺接し前記シリンダブロックの回転
   に伴い前記ピストンを前記シリンダボア内で往復運動さ
   せる斜板と、前記中心軸の回りに装着されシュープレー
   トを介して前記ピストンシューを前記斜板に押圧する方
   向に付勢されたスヘリカルワッシャと、前記シリンダブ
   ロックの一端面に摺接すると共に、前記シリンダボアへ
   の流体の供給孔及び排出孔を有するバルブプレートを備
   えたピストン型液圧装置であって、 前記シリンダブロックの他端面に突設した首部の内周面
   に形成された内径スプライン部と、前記回転伝達軸の外
   周面に形成され前記シリンダブロックの内径スプライン
   部に摺動可能に嵌合する外径スプライン部と、前記シリ
   ンダブロックの首部外周面に形成され前記スヘリカルワ
   ッシャの内周面が摺動自在に遊嵌する円筒状部とを有
   し、 前記ピストンから前記シリンダブロックに作用するラジ
   アル方向の荷重着力点を、前記シリンダブロックの内径
   スプライン部の軸方向の中心付近に位置させるようにし
   たことを特徴とするピストン型液圧装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のピストン型液圧装置にお
   いて、前記回転伝達軸の外径スプライン部に、前記荷重
   着力点を頂点として軸方向の両側に漸次拡大する逃げを
   設けたことを特徴とするピストン型液圧装置。