CN110778475A - 液压旋转机 - Google Patents
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Abstract
提供一种减少保持器相对于缸体的旋转延迟、抑制夹设在两者之间的活塞与周围的部件的接触的液压旋转机。活塞泵(1)具备旋转轴(11)、缸体(12)、活塞头(13)、活塞杆(14)、保持器(15)、斜盘(16)和倾转调整机构(17)。如果倾转调整机构(17)使斜盘(16)摆动,则能够改变活塞泵(1)的喷出量。与活塞头(13)及活塞杆(14)一起旋转的保持器(15)受在旋转轴(11)装备的保持器衬套(11A)支承。通过保持器衬套(11A)的球头销(11C)与保持器(15)的球面销槽(15S)卡合,保持器(15)及保持器衬套(11A)能够绕旋转轴(11)的中心轴一体旋转,并且保持器(15)绕球面中心(SC)摆动。
Description
技术领域
本发明涉及能够作为油压泵及油压马达利用的液压旋转机。
背景技术
以往,已知有能够作为油压泵及油压马达利用的可变容量型的液压旋转机。这样的液压旋转机具备壳体、旋转轴、缸体和多个活塞。旋转轴被壳体能够旋转地轴支承。缸体包括绕旋转轴的中心轴形成的多个缸,与旋转轴一起旋转。活塞分别被收容于缸体的多个缸,随着缸体的旋转而往复运动。
在将液压旋转机作为油压泵使用的情况下,通过借助规定的驱动部的输出使旋转轴旋转,缸体与旋转轴一起旋转,各活塞往复运动。此时,动作油从规定的低压端口向缸体的缸内流入,被活塞加压,被从规定的高压端口喷出。
另一方面,在将液压旋转机作为油压马达使用的情况下,通过使高压的动作油从高压端口向缸体的缸内流入,流入的动作油作用于活塞。在活塞的往复运动使旋转轴与缸体一起旋转后,将动作油从低压端口排出。
在专利文献1中,公开了一种斜盘式的可变容量型的液压旋转机。该液压旋转机除了上述结构以外,还具备保持器衬套、保持器、斜盘、推力轴承和倾转调整机构。保持器衬套包括具备朝向前述旋转轴的旋转的径向的外侧为凸形状并且球面形状的衬套外周面,以能够与前述旋转轴的旋转联动旋转的方式被前述旋转轴支承。此外,保持器包括具备凹形状且球面形状且能够相对于前述衬套外周面滑动的保持器内周面。保持器以能够绕与前述旋转轴正交的轴心摆动的方式被前述保持器衬套支承。进而,斜盘在与前述缸体轴向的相反侧与前述保持器对置配置,以能够绕前述轴心摆动的方式被前述壳体支承。推力轴承在前述轴向上夹设在前述斜盘与前述保持器之间,以前述保持器能够相对于前述斜盘绕前述中心轴旋转的方式支承着前述保持器。此外,倾转调整机构通过使前述斜盘绕前述轴心摆动,一边使前述保持器内周面与前述衬套外周面滑动接触一边使前述保持器绕前述轴心摆动,调整前述活塞的前述往复运动中的前述轴向的移动量。
根据这样的液压旋转机,由于保持器和斜盘借助推力轴承而被连接,所以能够抑制由以往的斜盘式油压泵产生那样的滑动阻力。此外,由于往复运动的活塞与斜盘不直接滑动接触,所以能够将作为润滑剂供给的动作油的泄漏量设定得较小。结果,能够提高液压旋转机的容积效率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-180448号公报。
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所记载的液压旋转机中,缸体与旋转轴一体地旋转。另一方面,保持器通过从缸体经由活塞受到旋转力,以追随于缸体的方式旋转。在此情况下,在保持器与缸体之间容易发生相位延迟。结果,活塞与缸体或保持器接触,各部件的一部分有可能损伤。
本发明是鉴于上述问题而做出的,目的是提供一种减少保持器相对于缸体的旋转延迟、抑制夹设在两者之间的活塞与周围的部件的接触的液压旋转机。
用来解决课题的手段
有关本发明的一技术方案的液压旋转机,是可变容量型的液压旋转机,具有:壳体;旋转轴,被前述壳体能够旋转地轴支承;缸体,包括绕前述旋转轴隔开间隔配置的多个缸,与前述旋转轴一体地绕前述旋转轴的中心轴旋转;多个活塞,分别收容于前述缸体的前述多个缸,随着前述缸体的旋转,在前述缸内沿着前述旋转的轴向往复运动;保持器衬套,包括具备朝向前述旋转轴的旋转的径向的外侧为凸状的球面形状的衬套外周面,以能够与前述旋转轴一起绕前述中心轴旋转的方式被前述旋转轴支承;保持器,包括具备与前述衬套外周面对置而配置的凹状的球面形状的保持器内周面,以能够绕与前述旋转轴正交的轴心摆动的方式被前述保持器衬套支承;多个活塞杆,以沿前述轴向延伸的方式配置,将前述多个活塞与前述保持器分别连接,与前述多个活塞的绕前述中心轴的旋转联动而使前述保持器绕前述中心轴旋转;斜盘,在与前述缸体为前述轴向的相反侧,与前述保持器对置而配置,以能够绕前述轴心摆动的方式被前述壳体支承;推力轴承,在前述轴向上夹设在前述斜盘与前述保持器之间,以前述保持器能够相对于前述斜盘绕前述中心轴旋转的方式支承前述保持器;以及倾转调整机构,通过使前述斜盘绕前述轴心摆动,一边使前述保持器内周面和前述衬套外周面相对地变位,一边经由前述推力轴承使前述保持器绕前述轴心摆动,对前述活塞的前述往复运动中的前述轴向的移动量进行调整;前述保持器衬套具有至少一个突部,所述至少一个突部是从前述衬套外周面朝向前述径向的外侧突设的突部,该突部的前端部具备球面形状;在前述保持器的前述保持器内周面,形成有沿着前述保持器的绕前述轴心的摆动方向延伸的至少一个槽部;通过前述至少一个突部与前述至少一个槽部卡合,前述保持器及前述保持器衬套能够绕前述中心轴一体旋转,并且通过前述至少一个突部在前述至少一个槽部内移动,前述保持器能够绕前述轴心摆动。
根据本结构,通过缸体与旋转轴一起旋转且活塞在缸内往复运动,液压旋转机能够作为油压泵或油压马达发挥功能。由于保持器和斜盘借助推力轴承而被连接,所以能够减小保持器的旋转时的滑动阻力。进而,由于往复运动的活塞与斜盘不直接滑动接触,所以能够将作为润滑剂供给的动作油的泄漏量设定得较少。结果,能够提高液压旋转机的容积效率。此外,与缸体一起旋转的保持器受在旋转轴装备的保持器衬套支承。保持器衬套具有至少一个突部,在保持器形成有至少一个槽部。并且,通过至少一个突部与至少一个槽部卡合,保持器及保持器衬套能够绕中心轴一体旋转,并且通过至少一个突部在至少一个槽部内移动,保持器能够绕轴心摆动。因此,旋转轴的旋转相位与保持器的旋转相位大致一致,所以能够减小保持器相对于缸体的旋转延迟。结果,抑制活塞杆的异常倾斜,抑制夹设在缸体与保持器之间的活塞及活塞杆与保持器及缸体等周围的部件的接触。结果,能够提高液压旋转机的耐久性。
在上述的结构中,优选的是,前述至少一个突部包括沿着前述旋转轴的旋转方向相互隔开间隔配置的多个突部;前述至少一个槽部包括沿着前述旋转方向相互隔开间隔配置的多个槽部。
根据本结构,能够使旋转轴的旋转相位与保持器的旋转相位稳定地大致一致。
在上述的结构中,优选的是,前述多个槽部在以与前述中心轴正交的截面观察的情况下,具有凹状的圆形形状;前述多个槽部的前述圆形形状的曲率被设定为与前述多个突部的前端部的前述球面形状的曲率相同。
根据本结构,在突部的前端部发生的面压被均匀化,能够提高突部的耐久性。此外,保持器的旋转时的突部与槽部之间的滑动阻力被减小,能够提高液压旋转机的效率。
在上述的结构中,优选的是,前述多个突部由绕前述中心轴以等间隔配置的偶数个前述突部构成;前述多个槽部由绕前述中心轴以等间隔配置的与前述多个突部相同数量的前述槽部构成。
根据本结构,能够稳定地实现保持器绕轴心的摆动。
在上述的结构中,优选的是,前述多个活塞由绕前述中心轴以等间隔配置的奇数个前述活塞构成;前述多个活塞杆由绕前述中心轴以等间隔配置的与前述多个活塞相同数量的前述活塞杆构成。
根据本结构,能够减小在缸体的旋转驱动时发生的油压的脉动。
发明效果
根据本发明,能够提供一种减少保持器相对于缸体的旋转延迟、抑制夹设在两者之间的活塞与周围的部件的接触的液压旋转机。
附图说明
图1是有关本发明的一实施方式的液压旋转机被作为油压泵使用的情况下的剖视图。
图2是将图1的液压旋转机的一部分放大的放大剖视图。
图3A是图1的液压旋转机的保持器的剖视图,是表示保持器及保持器衬套的一部分的放大侧视图。
图3B是表示图1的液压旋转机的保持器及保持器衬套的侧视图。
图4A是表示图1的液压旋转机的旋转轴、保持器及保持器衬套的示意性的仰视图。
图4B是表示图1的液压旋转机的旋转轴、保持器及保持器衬套的示意性的正视图。
图5是表示在图1的液压旋转机中斜盘被倾斜的状况的剖视图。
图6A是表示在有关本发明的一实施方式的液压旋转机中斜盘没有被倾斜的情况下的活塞杆的旋转轨迹的示意图。
图6B是表示在有关本发明的一实施方式的液压旋转机中斜盘被倾斜的情况下的活塞杆的旋转轨迹的示意图。
图7是用来在有关本发明的一实施方式的液压旋转机中说明活塞杆的摆动的放大剖视图。
图8是将有关本发明的变形实施方式的液压旋转机作为油压马达使用的情况下的剖视图。
具体实施方式
以下,一边参照附图一边对本发明的各实施方式进行说明。图1是有关本发明的液压旋转机的一实施方式的活塞泵1的立体图。图2是将图1的活塞泵1的一部分放大的放大剖视图。图3A是图1的活塞泵1的保持器15的剖视图,是表示保持器15及保持器衬套11A的一部分的放大侧视图。图3B是表示图1的活塞泵1的保持器15及保持器衬套11A的侧视图。图4A是表示图1的活塞泵1的旋转轴11、保持器15及保持器衬套11A的示意性的仰视图。图4B是表示图1的活塞泵1的旋转轴11、保持器15及保持器衬套11A的示意性的正视图。此外,图5是表示在图1的活塞泵1中后述的斜盘16被倾斜的状况的剖视图。图6A是表示在活塞泵1中斜盘16没有被倾斜的情况下的活塞杆14的旋转轨迹的示意图,图6B是表示斜盘16被倾斜的情况下的活塞杆14的旋转轨迹的示意图。进而,图7是用来在活塞泵1中说明活塞杆14的摆动的放大剖视图。另外,以后在各图中表示“上”、“下”、“前”及“后”的方向,但该方向是为了说明有关本实施方式的活塞泵1的构造而权宜地表示的,并不限定活塞泵1的使用方式等。另外,在图1、图5中,为了使说明及理解变得容易,将保持器衬套11A、柱塞12、活塞头13、活塞杆14及保持器15设为以旋转轴11为中心上下大致对称。在本实施方式中,如后述那样,活塞头13、活塞杆14绕旋转轴11配置有九个(奇数个)。因此,实际上在图1及图5中呈现的下侧的活塞头13及活塞杆14被配置在比图1及图5的位置向旋转轴11的旋转方向偏移的位置(后述的球面销槽15S、球头销11C也同样)。进而,在后述的图8中也是同样的。
有关本实施方式的可变容量型的活塞泵1通过与发动机等驱动部100连接,作为将动作油喷出的油压泵发挥功能。活塞泵1具备壳体10、旋转轴11、缸体12、多个活塞头13(活塞)和活塞杆14。进而,活塞泵1具备保持器15、斜盘16、倾转调整机构17、推力轴承18和斜盘承接部19(斜盘支承部)。
壳体10作为将活塞泵1的各部件支承的箱体发挥功能。旋转轴11被壳体10能够旋转地轴支承。旋转轴11与驱动部100连结,借助驱动部100产生的旋转驱动力,向图5的箭头方向旋转。另外,旋转轴11的左端侧被配置于壳体10的滚子轴承20能够旋转地支承。另一方面,旋转轴11的右端侧同样被配置于壳体10的滚针轴承21能够旋转地支承。另外,在比滚子轴承20靠左侧,为了防止活塞泵1内的动作油的泄漏,配置有油密封件23及O形圈24。此外,在壳体10的右端侧,形成有用来进行动作油的喷出及吸入的第1流路10A及第2流路10B。
此外,在旋转轴11的左右方向的大致中央部具备保持器衬套11A。保持器衬套11A是其外周面(保持器衬套球面部11B)(图2)由球面形状构成的圆筒状的部件。保持器衬套11A以能够与旋转轴11的旋转联动而绕旋转轴11的中心轴旋转的方式被旋转轴11支承。在本实施方式中,保持器衬套11A以能够与旋转轴11一体地旋转的方式被嵌入在旋转轴11的外周部。
参照图2,保持器衬套球面部11B(衬套外周面)具备朝向旋转轴11的旋转的径向的外侧为凸形状、并且以球面中心SC为中心的第1曲率的球面形状。球面中心SC被配置在旋转轴11的中心线(旋转轴心)上。保持器衬套球面部11B具备将后述的保持器15能够摆动地支承的功能。此外,保持器衬套11A具有多个球头销11C(突部)(图1、图3A及图3B)。多个球头销11C沿着旋转轴11的旋转方向相互隔开间隔配置,并且从保持器衬套球面部11B朝向径向的外侧突设。多个球头销11C的前端部分别具备球面形状。另外,在本实施方式中,从保持器衬套球面部11B朝向保持器衬套11A的内部开设有未图示的销孔。通过将球头销11C向该销孔插入,如图1、图3A及图3B所示,球头销11C的前端部被配置在比保持器衬套球面部11B靠径向外侧。
此外,在本实施方式中,前述多个球头销11C由绕旋转轴11的中心轴等间隔地配置的偶数个球头销11C构成,详细地讲,由六个球头销11C构成(图3B)。
缸体12是配置在旋转轴11的周围的大致圆筒形状的单元。缸体12借助花键11S与旋转轴11卡合。结果,缸体12与旋转轴11一体地绕旋转轴11的中心轴旋转。另外,在旋转轴11与比花键11S靠左侧的缸体12的内周面之间插入着衬套22。衬套22具备将在缸体12的旋转时因花键11S的晃动而发生的缸体12的摆动吸收的功能。
此外,缸体12包括绕旋转轴11隔开间隔配置的多个缸12S。缸12S是沿左右方向延伸的圆筒状的空间部。在本实施方式中,缸12S在旋转轴11的周围等间隔地具备九个。在各个缸12S形成有控制开口12T(参照图7)。另一方面,在缸体12与壳体10的右端侧部分之间固定着阀板25。阀板25不旋转而与缸体12滑动(参照图7的滑动面T)。阀板25是由配置在旋转轴11的周围的大致圆盘形状构成的部件。在阀板25开设有多个阀开口部25H。一部分的阀开口部25H与前述的第1流路10A连通,其他的阀开口部25H与第2流路10B连通。如果缸体12与旋转轴11一起旋转,则多个缸12S的控制开口12T(图7)经由阀开口部25H依次与第1流路10A或第2流路10B连通。另外,在如本实施方式那样液压旋转机作为活塞泵1发挥功能的情况下,低压侧的缸12S与吸入侧的第1流路10A连通,高压侧的缸12S与喷出侧的第2流路10B连通(图5)。另一方面,如后述的变形实施方式那样,在液压旋转机作为活塞马达1A(参照图8)发挥功能的情况下,高压侧的缸12S与吸入侧的第2流路10B连通,低压侧的缸12S与喷出侧的第1流路10A连通。
活塞头13分别被收容于缸体12的多个缸12S。活塞头13一边随着缸体12的旋转而在缸12S内沿着轴向(左右方向)往复运动,一边与缸体12一起绕旋转轴11的中心轴旋转。随着活塞头13的往复运动,缸12S的容积变动,进行动作油的吸入及喷出。
多个活塞杆14以沿旋转轴11的轴向(左右方向)延伸的方式配置,将多个活塞头13与保持器15分别连接。结果,活塞杆14具备与多个活塞头13的绕前述中心轴的旋转联动而使保持器15绕前述中心轴旋转的功能。活塞杆14是由大致圆柱形状构成的棒状部件。更详细地讲,活塞杆14具备头侧端部141(一端侧)及保持器侧端部142(另一端侧)。此外,在活塞头13及活塞杆14的内部,形成有沿左右方向延伸的油槽143。油槽143将缸12S内的动作油的一部分向保持器侧端部142与保持器15之间送入。结果,当随着活塞泵1的动作而将旋转轴11旋转时,防止活塞头13、活塞杆14及保持器15的烧结。
头侧端部141由球状构成,与在活塞头13的内部形成的半球状(球面形状)的活塞头支承部13S(图7)(第1连结部)连结。头侧端部141及活塞头支承部13S沿着相互的球面而面接触。即,活塞杆14的头侧端部141及活塞头支承部13S能够相对转动地连结。另外,头侧端部141的左端侧被头固定环13A(图1、图7)卡止。进而,头固定环13A被挡圈13B固定。借助这样的结构,头侧端部141以能够绕旋转轴11的旋转的径向及周向(绕旋转轴11的中心轴)上摆动的方式被活塞头13支承。此外,通过将头侧端部141与活塞头13连结,多个活塞头13及活塞杆14与旋转轴11一起一体地旋转。
同样,保持器侧端部142由球状构成,被嵌入并连结到形成于保持器15的内部的半球状(球面形状)的保持器支承部15D(图7)(第2连结部)。此外,借助这样的结构,保持器侧端部142以能够绕旋转轴11的旋转的径向及周向(绕旋转轴的中心轴)摆动的方式被保持器15支承。并且,保持器侧端部142及保持器支承部15D沿着相互的球面面接触。即,活塞杆14的保持器侧端部142及保持器支承部15D能够相对转动地连结。此外,通过将保持器侧端部142与保持器15连结,多个活塞杆14及保持器15与旋转轴11一起一体地旋转。
保持器15在旋转轴11的轴向上与缸体12对置而配置。保持器15是其内周面(保持器球面部15A)具备规定的球面形状的环状的部件。保持器15的保持器球面部15A与保持器衬套11A的保持器衬套球面部11B对置而配置,能够滑动地与该保持器衬套球面部11B嵌合。保持器15以能够绕沿与旋转轴11正交的方向(与旋转轴11交叉且与图1的纸面正交的方向、前后方向)延伸的轴心摆动的方式,被保持器衬套11A支承。另外,上述的轴心经过图2的球面中心SC沿与图2的纸面正交的方向延伸。
此外,参照图2,保持器15具备上述的保持器球面部15A(保持器内周面)、滑动部15B、斜盘对置部15C(保持器外周面)和前述的保持器支承部15D(第2轴支承部)。
保持器球面部15A是沿着旋转轴11的中心轴周围连续延伸的保持器15的内周面。保持器球面部15A具备朝向旋转轴11的旋转的径向外侧为凹形状、并且与保持器衬套球面部11B相同的第1曲率的球面形状。保持器15随着斜盘16的摆动,以图2的球面中心SC为支点而左右摆动。在保持器15的保持器球面部15A,形成有多个球面销槽15S(槽部),所述多个球面销槽15S沿着保持器15的绕旋转轴11的旋转方向相互隔开间隔配置,并且沿着保持器15的绕前述轴心的摆动方向延伸(图1、图3A、图3B)。该多个球面销槽15S在以与旋转轴11的中心轴正交的截面观察的情况下(图3B),具有凹状的圆形形状。在本实施方式中,多个球面销槽15S的前述圆形形状的曲率被设定为与多个球头销11C的前端部的前述球面形状的曲率相同。此外,如图2所示,在沿着球面中心SC观察的情况下,球面销槽15S在保持器15的内周面(保持器球面部15A),沿着保持器衬套球面部11B的外周面延伸。图4A是从下方观察保持器15摆动、倾斜的状态的图,图4B是从前方观察相同的状态的图。
此外,多个球面销槽15S由绕旋转轴11的中心轴以等间隔配置的、与多个球头销11C相同数量的球面销槽15S构成(图3B)。详细地讲,多个球面销槽15S由偶数个球面销槽15S构成,更详细地讲,由六个球面销槽15S构成(图3B)。另外,在保持器球面部15A与保持器衬套球面部11B之间形成有规定的间隙(图3B)。
在本实施方式中,通过多个球头销11C与多个球面销槽15S分别卡合,保持器15及保持器衬套11A能够绕旋转轴11的中心轴一体旋转,并且通过多个球头销11C在多个球面销槽15S内相对移动,保持器15能够绕球面中心SC摆动。另外,在图3B中,为了说明,在球头销11C的前端部与球面销槽15S之间设置间隙而表示,但如前述那样,两者的曲率被设定为相同,所以实际上,球头销11C的前端部嵌入球面销槽15S而相互面接触。
滑动部15B由保持器15的左侧的侧面构成,与推力轴承18对置而配置。当保持器15与旋转轴11一起旋转时,滑动部15B相对于推力轴承18滑动。斜盘对置部15C相当于配置在比保持器球面部15A靠径向外侧的保持器15的外周面。
斜盘16在壳体10内能够摆动地被支承。特别是,斜盘16在与缸体12轴向的相反侧与保持器15对置而配置。借助倾转调整机构17而使斜盘16摆动。斜盘16由以与保持器15对置的方式绕旋转轴11配置的大致半球形状构成,并且具备从其上端部延伸设置的斜盘调整部161。借助倾转调整机构17将斜盘调整部161左右地移动。结果,斜盘16以图2的球面中心SC为支点而左右摆动。斜盘16除了上述的斜盘调整部161以外,还具备轴承固定部162(固定面)、斜盘球面部163(被支承部)和保持器对置部164(对置面)。
在轴承固定部162,固定着推力轴承18。轴承固定部162是沿与旋转轴11的轴向正交的方向延伸的环状的壁面。斜盘球面部163配置在比轴承固定部162靠左方,换言之,在轴向上配置在轴承固定部162的相反侧。斜盘球面部163由以与保持器衬套球面部11B同心的球面中心SC为中心的球面的一部分构成。斜盘球面部163的球面形状由比保持器衬套球面部11B的第1曲率小的第2曲率构成。换言之,参照图2,保持器衬套球面部11B的球面形状由沿着第1假想球面SP1的形状构成,斜盘球面部163的球面形状由沿着与第1假想球面SP1同心的第2假想球面SP2的形状构成。第2假想球面SP2的半径(斜盘球面部163的曲率半径)比第1假想球面SP1的半径(保持器衬套球面部11B的曲率半径)大。
保持器对置部164是在径向上与保持器15的斜盘对置部15C对置而配置的斜盘16的内周面。另外,在图2中没有详细地呈现,但在斜盘对置部15C与保持器对置部164之间形成有规定的间隙。在本实施方式中,斜盘16不与保持器15直接接触。
倾转调整机构17配置在缸体12的上方。倾转调整机构17通过使斜盘16绕图2的球面中心SC左右摆动,一边使保持器球面部15A与保持器衬套球面部11B滑动接触(相对地变位),一边经由推力轴承18使保持器15绕球面中心SC摆动。结果,倾转调整机构17调整活塞头13的往复运动中的轴向的移动量。即,倾转调整机构17具备对活塞泵1的流量喷出量进行调整的功能。
倾转调整机构17具备斜盘支承部171、第1倾转调整部172和第2倾转调整部173。斜盘支承部171被嵌入到形成于斜盘调整部161的上端部的凹部。借助传递给斜盘支承部171的驱动力,使斜盘调整部161左右摆动。第1倾转调整部172从右方对斜盘调整部161施力。同样,第2倾转调整部173从左方对斜盘调整部161施力。由于第1倾转调整部172及第2倾转调整部173由同样的构造构成,所以以下以第1倾转调整部172的构造为例进行说明。
第1倾转调整部172具备倾转活塞174、调整壳体175、轴杆176、倾转活塞用弹簧178和固定部179。调整壳体175支承第1倾转调整部172的各部件。倾转活塞174能够在调整壳体175的内部沿左右方向滑动移动。倾转活塞174的前端部(左端部)与斜盘16的斜盘调整部161抵接。轴杆176是延伸到调整壳体175的内部的轴部。调整壳体175的右端部被螺母形状的固定部179固定于轴杆176。在倾转活塞174的内周部与调整壳体175之间,配置有由螺旋弹簧构成的倾转活塞用弹簧178。借助倾转活塞用弹簧178的作用力,倾转活塞174对斜盘调整部161向左方施力。此外,在调整壳体175的内部及倾转止动件177的外周部,分别配置有防止油的泄漏的O形圈175A、177A。另外,倾转调整机构17的构造并不限定于上述,只要是使斜盘16绕图2的球面中心SC左右摆动的构造就可以。
推力轴承18在旋转轴11的轴向上夹设在斜盘16与保持器15之间。详细地讲,推力轴承18配置在斜盘16的轴承固定部162与保持器15的滑动部15B之间。推力轴承18支承着保持器15,以使保持器15能够相对于斜盘16绕旋转轴11的中心轴旋转。
斜盘承接部19(图1)以与斜盘16对置的方式配置在壳体10,是由大致半球面形状构成的部件。斜盘承接部19具备与斜盘16的斜盘球面部163(图2)对置的球面19A。球面19A由与斜盘16的斜盘球面部163相同的第2曲率构成(图2)。斜盘承接部19支承斜盘16的斜盘球面部163,以使斜盘16能够绕球面中心SC左右摆动。因而,如果借助倾转调整机构17使斜盘16左右摆动,则斜盘球面部163一边与球面19A面接触一边滑动接触。此外,如图2所示,以斜盘承接部19及推力轴承18在轴向(左右方向)上夹着斜盘16的一部分的方式,将斜盘承接部19配置在壳体10。
进而,活塞泵1具备缸体支承部26和缸体施力弹簧27(图1)。缸体支承部26及缸体施力弹簧27配置在活塞杆14的径向位置侧。缸体支承部26是与保持器衬套11A的保持器衬套球面部11B(图2)抵接的环状的部件。另外,缸体支承部26中的与保持器衬套球面部11B接触的部分具备与保持器15的保持器球面部15A相同曲率的球面形状。缸体施力弹簧27是夹设在缸体支承部26与缸体12之间的弹簧部件。缸体施力弹簧27将缸体12朝向阀板25施力。当缸体12旋转时,借助缸体施力弹簧27的弹性力,将缸体12的轴向(左右方向)上的摆动降低。
在调整活塞泵1的倾转的情况下,从图1所示的状态,借助倾转调整机构17,将斜盘调整部161向箭头D1方向(图5)移动。此时,通过对斜盘支承部171(图1)赋予的外力与第1倾转调整部172及第2倾转调整部173的倾转活塞用弹簧178的作用力平衡,决定调整后的斜盘16的位置。随着斜盘调整部161的移动,斜盘16沿着斜盘承接部19的球面形状以球面中心SC(图2)为中心向箭头D2方向顺畅地摆动。此时,经由推力轴承18,保持器15沿着保持器衬套11A向箭头D3、D4方向、图4B的箭头方向摆动。此时,多个球头销11C与多个球面销槽15S分别卡合,通过多个球头销11C在多个球面销槽15S内移动,保持器15能够绕球面中心SC(轴心)摆动。此外,与保持器15的摆动对应,经由活塞杆14与保持器15连结的活塞头13在缸12S内沿轴向移动。特别是,在图5中,位于最上方的活塞头13向左方移动,位于最下方的活塞头13向右方移动(图5)。结果,随着缸体12的旋转而各缸12S的容积变化。即,对应于斜盘16的倾转,使活塞泵1的喷出容量可变。
在本实施方式中,如前述那样,在缸体12内配置有九个缸12S及活塞头13。这样,通过将绕旋转轴11的中心轴以等间隔配置的活塞头13及缸12S的数量设为奇数个,将多个活塞杆14也设为与活塞头13相同的数量(奇数个),在缸体12的旋转驱动时发生的油压的脉动被减少。换言之,在缸12S及活塞头13的数量是偶数个的情况下,在径向上对称配置的缸12S彼此的油压的脉动相互共振而被增大。
参照图1及图6A,对斜盘16不被倾转控制、而保持器15以与旋转轴11的轴向正交的方式配置的情况进行说明。在此情况下,在活塞杆14绕旋转轴11的中心轴旋转一圈的期间中,在哪个相位下,活塞头13都不沿轴向移动。因此,活塞杆14的保持器侧端部142的旋转轨道成为正圆P1。在此情况下,由于九个活塞头13的振摆回转运动被相互抵消,所以不发生缸体12的绕旋转轴的摆动。
另一方面,参照图5及图6B,对斜盘16被倾转控制、活塞泵1的压出容量比0大的情况进行说明。在此情况下,在活塞杆14绕旋转轴的中心轴旋转一圈的期间中,根据相位而活塞头13的轴向的位置变化。结果,如图6B所示,活塞杆14的保持器侧端部142的旋转轨道成为椭圆P2。特别是,在相位0度及相位180度,活塞杆14与旋转轴11的旋转中心的距离变得比图6A的情况短。另一方面,在相位90度及相位270度,活塞杆14与旋转轴11的旋转中心的距离变得比图6A的情况长。另外,在图7中,将图6B的相位0度的活塞杆14放大表示。如果如图5那样将斜盘16倾动,则活塞杆14的轴线从图6A的情况下的第1假想轴C1向第2假想轴C2移动。此时,活塞杆14的头侧端部141在活塞头13的活塞头支承部13S内摆动。这样,通过各相位的活塞杆14的姿势变化,如上述那样活塞杆14的旋转轨道成为椭圆P2。在此情况下,九个活塞头13的振摆回转运动不被抵消。结果,缸体12的绕旋转轴的摆动容易变大。
在这样的情况下,也在本实施方式中,保持器15被嵌入在旋转轴11的保持器衬套11A支承。并且,保持器衬套15具有多个球头销11C,在保持器15形成有多个球面销槽15S。并且,通过多个球头销11C与多个球面销槽15S分别卡合,保持器15及保持器衬套11A能够绕旋转轴11的中心轴一体旋转,并且通过多个球头销11C在多个球面销槽15S内相对移动,保持器15能够绕球面中心SC(轴心)摆动。因此,如果旋转轴11旋转,则旋转轴11、保持器15及保持器衬套11A绕旋转轴11的中心轴一体旋转,另一方面,柱塞12与旋转轴11一体旋转。因而,旋转轴11的旋转相位与保持器15的旋转相位大致一致,所以能够降低保持器15相对于柱塞12的旋转延迟。结果,抑制活塞杆14的异常倾斜,抑制夹设在柱塞12与保持器15之间的活塞头13及活塞杆14与保持器15及柱塞12等的周围的部件接触。结果,能够提高活塞泵1的耐久性。进而,在本实施方式中,由于旋转轴11能够稳定地保持多个活塞头13的旋转,所以抑制活塞头13的振摆回转运动。此外,由于在保持器15的斜盘对置部15C与斜盘16的保持器对置部164之间形成有规定的间隙,所以不会对保持器15从径向外侧赋予强制力。因此,确保保持器15的自由度,活塞头13的振摆回转运动容易被吸收。
此外,在本实施方式中,通过保持器15的保持器球面部15A与保持器衬套11A的保持器衬套球面部11B由相同的第1曲率的球面形状构成,在倾转调整时保持器15能够沿着保持器衬套11A容易地转动。进而,由于斜盘承接部19在以图1的截面观察的情况下,具备与保持器衬套球面部11B的球面形状同心的球面形状,所以能够与斜盘16的摆动联动而保持器15迅速地摆动。因此,斜盘16的倾动与保持器15、活塞杆14及活塞头13的移动顺畅地联动,能够提高倾转控制的响应性。此外,在这样的构造中,由于不需要为了调整活塞泵1的喷出容量而将缸体12相对于旋转轴11倾动,所以抑制活塞泵1的倾转控制机构复杂化。
此外,在本实施方式中,如图7所示,使活塞杆14的头侧端部141能够相对于活塞头13在径向上摆动(图7的箭头DM),使保持器侧端部142能够相对于保持器15在径向上摆动(图7的箭头DN)。换言之,活塞杆14的头侧端部141及保持器侧端部142分别相对于活塞头13及保持器15拥有旋转自由度。因此,在缸体12的旋转时发生的活塞头13的径向上的摆动、晃动被活塞杆14的摆动吸收。进而,沿着头侧端部141及保持器侧端部142的球面形状,形成活塞头13与活塞杆14的接触部、以及活塞杆14与保持器15的接触部。因此,通过相互的接触面积增大,活塞杆14的面压被减小,抑制驱动时的活塞杆14的烧结。此外,由于即使经由油槽143(图1)的润滑油的供给量较少也难以烧结,所以能够提高活塞泵1的泵(容积)效率。
进而,在本实施方式中,保持器15和斜盘16借助推力轴承18而被连接。因此,与不经由轴承而部件彼此接触的其他的液压旋转机相比,能够减小在旋转时发生的滑动阻力。此外,在本实施方式中,往复移动的活塞头13与斜盘16不直接接触。因此,能够将作为润滑剂向活塞泵1内的滑动部分供给的动作油的泄漏量设定得较少,能够提高活塞泵1(液压旋转机)的容积效率。此外,在本实施方式中,保持器15被保持器衬套11A支承,在保持器15的斜盘对置部15C与斜盘16的保持器对置部164之间形成有规定的间隙。因而,与在保持器15与斜盘16之间配置径向轴承的情况相比,能够将活塞泵1的径向上的尺寸设定得紧凑。
进而,在本实施方式中,如图2所示,以斜盘承接部19及推力轴承18沿着轴向夹着斜盘16的一部分的方式,将斜盘承接部19配置于壳体10。因此,即使在通过活塞头13的往复运动而对保持器15朝向左方赋予了较强的推压力的情况下,推力轴承18及斜盘16也能够稳定地支承保持器15。
进而,在本实施方式中,保持器15的多个球面销槽15S在以与旋转轴11的中心轴正交的截面观察的情况下(图3B)具有凹状的圆形形状。并且,多个球面销槽15S的前述圆形形状的曲率被设定为与保持器衬套11A的多个球头销11C的前端部的前述球面形状的曲率相同。根据这样的结构,在球头销11C的前端部发生的面压被均匀化,能够提高球头销11C的耐久性。此外,保持器15的旋转时的球头销11C与球面销槽15S之间的滑动阻力被降低,能够提高活塞泵1的效率。
此外,在本实施方式中,多个球头销11C由绕旋转轴11的中心轴以等间隔配置的偶数个球头销11C构成,多个球面销槽15S由绕前述中心轴以等间隔配置的与前述多个球头销11C相同数量的球面销槽15S构成。在此情况下,保持器15被保持器衬套11A稳定地支承,能够稳定地实现保持器15绕球面中心SC的摆动及保持器15绕旋转轴11的旋转。另外,关于球头销11C及球面销槽15S的配置及个数,并不限定于上述,例如,球头销11C及球面销槽15S的个数也可以分别是奇数。此外,在将活塞泵1以低负荷使用的情况下,也可以配置至少各一个球头销11C及球面销槽15S。另外,通过具备多个球头销11C和多个球面销槽15S,能够使旋转轴11的旋转相位与保持器15的旋转相位稳定地大致一致。
进而,在本实施方式中,多个活塞头13由绕旋转轴11的中心轴以等间隔配置的奇数个活塞头13构成,多个活塞杆14由绕前述中心轴以等间隔配置的与活塞头13相同数量的前述活塞杆14构成。根据这样的结构,能够减少在柱塞12的旋转驱动时发生的油压的脉动。但是,关于活塞头13及活塞杆14的配置及个数并不限定于上述。在油压的脉动不过大的情况、或能够由活塞头13及活塞杆14的上述的配置及个数以外的构造解决前述油压的脉动的情况下等,活塞头13及活塞杆14的个数也可以分别是偶数。
以上,对有关本发明的一实施方式的活塞泵1(液压旋转机)进行了说明。另外,本发明并不限定于这些形态。作为有关本发明的液压旋转机,可以是以下这样的变形实施方式。
(1)在上述的实施方式中,作为可变容量型的液压旋转机而以活塞泵1进行了说明,但本发明并不限定于此。图8是将有关本发明的变形实施方式的液压旋转机作为活塞马达1A(油压马达)使用的情况下的剖视图。作为一例,在图8的活塞马达1A中,斜盘16借助倾转调整机构17被向箭头D5方向摆动。结果,在各活塞头13发生与图5的情况相反的相位。在多个缸12S中,高压的动作油相对于容积较小的缸12S如箭头DA那样流入。结果,流入的动作油作用于活塞头13,将活塞头13向左方推压。该活塞头13的移动力经由保持器15,被变换为缸体12及旋转轴11的旋转。通过使旋转轴11向图8的箭头的方向旋转,活塞马达1A作为马达发挥功能。另外,如果与保持器15一起旋转而高压侧的活塞头13(图8的上侧的活塞头13)向低压侧移动,则动作油被向箭头DB方向排出。在图8的活塞马达1A中,也通过保持器15沿着保持器衬套11A的球面形状摆动,实现活塞马达1A的可变容量控制。此外,通过使活塞杆14的头侧端部及保持器侧端部相对于活塞头13及保持器15至少能够在径向上摆动,抑制旋转驱动时的活塞头13的振摆回转运动。关于其他的作用效果,也能够与之前的实施方式同样地呈现。
(2)此外,在上述实施方式中,以活塞杆14的头侧端部141及保持器侧端部142具备球面形状的形态进行了说明,但本发明并不限定于此。头侧端部141及保持器侧端部142也可以在如图1所示那样以沿着旋转轴11的轴向的截面观察的情况下具备圆弧形状,在与图1的纸面正交的方向上具备规定的厚度。在此情况下,活塞头13的活塞头支承部13S及保持器15的保持器支承部15D(图7)也只要分别是在剖视中具备规定的圆弧形状、能够支承头侧端部141及保持器侧端部142的结构就可以。即使是该情况,头侧端部141及保持器侧端部142也分别能够一边沿着活塞头13及保持器15的圆弧线接触一边在径向上摆动(相对旋转)。因此,在缸体12的旋转时活塞头13的径向的摆动被吸收。
(3)此外,在上述的实施方式中,以保持器衬套11A沿着旋转轴11的旋转方向具备连续的球面形状的形态进行了说明,但本发明并不限定于此。只要是保持器衬套11A能够将保持器15能够摆动地支承的形态,也可以是球面形状的一部分沿着旋转方向隔开间隔不连续地配置的结构。
附图标记说明
1 活塞泵
1A 活塞马达
10 壳体
100 驱动部
11 旋转轴
11A 保持器衬套
11B 保持器衬套球面部(衬套外周面)
11C 球头销(ball pin)(突部)
12 缸体
12S 缸
13 活塞头(活塞)
13S 活塞头支承部(第1连结部)
14 活塞杆
141 头侧端部(一端部)
142 保持器侧端部(另一端部)
15 保持器
15A 保持器球面部(保持器内周面)
15B 轴承滑动部
15C 斜盘对置部
15D 保持器支承部(第2连结部)
15S 球面销槽(槽部)
16 斜盘
161 斜盘调整部
162 轴承固定部(固定面)
163 斜盘球面部(被支承部)
164 保持器对置部
17 倾转调整机构
171 斜盘支承部
172 第1倾转调整部
173 第2倾转调整部
18 推力轴承
19 斜盘承接部(斜盘支承部)
19A 球面
25 阀板
SC 球面中心
SP1 第1假想球面
SP2 第2假想球面。
Claims (5)
1.一种液压旋转机,是可变容量型的液压旋转机,其特征在于,
具有:
壳体;
旋转轴,被前述壳体能够旋转地轴支承;
缸体,包括绕前述旋转轴隔开间隔配置的多个缸,与前述旋转轴一体地绕前述旋转轴的中心轴旋转;
多个活塞,分别收容于前述缸体的前述多个缸,随着前述缸体的旋转,在前述缸内沿着前述旋转的轴向往复运动;
保持器衬套,包括具备朝向前述旋转轴的旋转的径向的外侧为凸状的球面形状的衬套外周面,以能够与前述旋转轴一起绕前述中心轴旋转的方式被前述旋转轴支承;
保持器,包括具备与前述衬套外周面对置而配置的凹状的球面形状的保持器内周面,以能够绕与前述旋转轴正交的轴心摆动的方式被前述保持器衬套支承;
多个活塞杆,以沿前述轴向延伸的方式配置,将前述多个活塞与前述保持器分别连接,与前述多个活塞的绕前述中心轴的旋转联动而使前述保持器绕前述中心轴旋转;
斜盘,在与前述缸体为前述轴向的相反侧,与前述保持器对置而配置,以能够绕前述轴心摆动的方式被前述壳体支承;
推力轴承,在前述轴向上夹设在前述斜盘与前述保持器之间,以前述保持器能够相对于前述斜盘绕前述中心轴旋转的方式支承前述保持器;以及
倾转调整机构,通过使前述斜盘绕前述轴心摆动,一边使前述保持器内周面和前述衬套外周面相对地变位,一边经由前述推力轴承使前述保持器绕前述轴心摆动,对前述活塞的前述往复运动中的前述轴向的移动量进行调整;
前述保持器衬套具有至少一个突部,所述至少一个突部是从前述衬套外周面朝向前述径向的外侧突设的突部,该突部的前端部具备球面形状;
在前述保持器的前述保持器内周面,形成有沿着前述保持器的绕前述轴心的摆动方向延伸的至少一个槽部;
通过前述至少一个突部与前述至少一个槽部卡合,前述保持器及前述保持器衬套能够绕前述中心轴一体旋转,并且通过前述至少一个突部在前述至少一个槽部内移动,前述保持器能够绕前述轴心摆动。
2.如权利要求1所述的液压旋转机,其特征在于,
前述至少一个突部包括沿着前述旋转轴的旋转方向相互隔开间隔配置的多个突部;
前述至少一个槽部包括沿着前述旋转方向相互隔开间隔配置的多个槽部。
3.如权利要求2所述的液压旋转机,其特征在于,
前述多个槽部在以与前述中心轴正交的截面观察的情况下,具有凹状的圆形形状;
前述多个槽部的前述圆形形状的曲率被设定为与前述多个突部的前端部的前述球面形状的曲率相同。
4.如权利要求2所述的液压旋转机,其特征在于,
前述多个突部由绕前述中心轴以等间隔配置的偶数个前述突部构成;
前述多个槽部由绕前述中心轴以等间隔配置的与前述多个突部相同数量的前述槽部构成。
5.如权利要求4所述的液压旋转机,其特征在于,
前述多个活塞由绕前述中心轴以等间隔配置的奇数个前述活塞构成;
前述多个活塞杆由绕前述中心轴以等间隔配置的与前述多个活塞相同数量的前述活塞杆构成。
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