DE112015006808T5

DE112015006808T5 - Hydraulischer Schrägachsenpumpenmotor

Info

Publication number: DE112015006808T5
Application number: DE112015006808.2T
Authority: DE
Inventors: Seita Hayashi; Takuya Miyata
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2018-05-24
Also published as: CN108026894A; US20180252271A1; JPWO2017056272A1; JP6514351B2; WO2017056272A1; CN108026894B; US10612530B2

Abstract

Zur Erhöhung einer Rotationsgeschwindigkeit eines Zylinderblocks sind alle blockseitigen Rillenebenen 102P, einschließlich jeweils sich ausdehnender Axiallinien von blockseitigen Kugelrillen 102 und eines geneigten Rotationszentrums XC, bezüglich einer axialen Mitte 80C einer Mittelwelle 80 geneigt, und alle antriebswellenseitigen Rillenebenen 101P, einschließlich jeweils sich ausdehnender Axiallinien wellenseitiger Kugelrillen 101 und des geneigten Rotationszentrums XC, sind bezüglich einer axialen Mitte 20C der Antriebswelle 20 so geneigt, dass Belastungen, die auf einen Käin einer axialen Richtung von Kugeln 103 ausgeübt werden, ausgeglichen werden.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotor.
Hintergrund
In dem hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotor, in dem ein Hubweg einer Kolbenstange durch Ändern eines Neigungswinkels (geneigter Rotationswinkel) einer axialen Mitte eines Zylinderblocks bezüglich einer axialen Mitte einer Antriebswelle geändert wird, gibt es eine Technik zum Verbinden des Zylinderblocks mit einer Halteplatte der Antriebswelle unter Verwendung eines Gleichlaufgelenks als Mechanismus zur synchronen Rotation des Zylinderblocks und der Antriebswelle. Das Gleichlaufgelenk ist beispielsweise eine Komponente, in der eine Vielzahl von in einem Käfig gehaltenen Kugeln zwischen einem kugelförmigen inneren Gelenkelement, das an einem Endabschnitt eines Zylinderblocks vorgesehen ist, und einem zylindrischen ausgesparten Abschnitt, der auf einer Halteplatte vorgesehen ist, die als äußeres Gelenkelement dient, angeordnet ist, und der Zylinderblock und die Halteplatte durch Zwischenlagern der Kugeln zwischen Kugelrillen des inneren Gelenkelements und Kugelrillen des äußeren Gelenkelements verbunden sind.
Zur Ausbildung eines Gleichlaufgelenks zwischen einem Zylinderblock und einer Halteplatte müssen alle Kugeln an Stellen auf einer Halbierungsebene relativ zu einem geneigten Rotationswinkel zwischen dem Zylinderblock und der Antriebswelle angeordnet sein. Daher wird in der einschlägigen Technik so verfahren, dass ein Käfig auf einer Halbierungsebene eines geneigten Rotationswinkels zwischen einem Zylinderblock und einer Antriebswelle folgendermaßen gehalten wird: Verschieben eines Zentrums einer Gleitkontaktfläche zwischen dem Käfig und einem inneren Gelenkelement und einem Zentrum einer Gleitkontaktfläche zwischen dem Käfig und einer Halteplatte in entgegengesetzten Richtungen entlang einer Achsenrichtung der Antriebswelle bezüglich einer Schnittlinie (geneigtes Rotationszentrum) zwischen der axialen Mitte des Zylinderblocks und der axialen Mitte der Antriebswelle; und Ausgleichen der auf den Käfig ausgeübten Belastungen (siehe Patentliteratur 1).
Allerdings wird gemäß der Technologie, wobei die Zentren der Gleitkontaktflächen zwischen dem Käfig und dem Zylinderblock und zwischen dem Käfig und der Halteplatte bezüglich des geneigten Rotationszentrums zwischen dem Zylinderblock und der Antriebswelle verschoben sind, ein unnötiges Drehmoment auf den Zylinderblock in einem Fall ausgeübt, wobei der Zylinderblock rotiert wird. Als Ergebnis kann der Zylinderblock bezüglich einer Ventilplatte verschoben sein.
Weiterhin wird gemäß der Struktur von Patentliteratur 1 Wärme von der Gleitfläche erzeugt, da der Käfig durch das am Käfig während der Drehmomentübertragung erzeugte Kräftepaar gegen die Halteplatte gepresst und dadurch Geschwindigkeitszunahme verhindert wird.
Andererseits wurde als Gleichlaufgelenk eine Technik vorgestellt, wobei eine Kugelrille eines inneren Gelenkelements und eine Kugelrille eines äußeren Gelenkelements so ausgebildet sind, dass eine Ebene, einschließlich einer sich verlängernden Axiallinie von jeder Kugelrille und eines geneigten Rotationszentrums, bezüglich einer axialen Mitte geneigt ist. Gemäß diesem Gleichlaufgelenk können von Kugeln auf einen Käfig in der Achsenrichtung ausgeübte Belastungen ausgeglichen werden, und daher kann der Käfig an einer Stelle auf einer Halbierungsebene eines geneigten Rotationswinkels zwischen zwei Elementen gehalten werden, ohne Versatz jeweils der Zentren der Gleitkontaktflächen bezüglich eines geneigten Rotationszentrums zwischen den beiden Elementen (s. beispielsweise Patentliteratur 2).
Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2001-241376
Patentliteratur 2: Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2009-250365

Zusammenfassung
Technisches Problem
Es gibt jedenfalls viele Fälle, wobei die Anzahl von Kolbenstangen normalerweise auf eine ungerade Anzahl eingestellt wird, um Druckschwankung in einem hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotor zu verhindern. Weiterhin muss die Anzahl von Kugeln, die zwischen einem Zylinderblock und einer Halteplatte liegt, die gleiche sein wie die Anzahl von Kolbenstangen, um Wellenbewegung in der Drehmomentübertragung zwischen dem Zylinderblock und der Antriebswelle zu verhindern.
Wie in Patentliteratur 2 beschrieben, wird bei einem allgemeinen Gleichlaufgelenk die Anzahl von Kugeln auf eine gerade Anzahl, wie sechs oder acht, eingestellt. Daher muss im Falle, wobei ein hydraulischer Schrägachsen-Pumpenmotor mit sieben Kolbenstangen angewandt wird, und sechs Ebenen, einschließlich jeweils einer sich verlängernden Axiallinie einer an einem inneren Gelenkelement bereitgestellten Kugelrille und eines geneigten Rotationszentrums, und sechs Ebenen, einschließlich jeweils einer sich verlängernden Axiallinie einer an einem äußeren Gelenkelement bereitgestellten Kugelrille und des geneigten Rotationszentrums, bezüglich einer axialen Mitte des Zylinderblocks geneigt sind, ein geneigter Rotationswinkel des Käfigs an einer Stelle auf einer Halbierungsebene relativ zu dem geneigten Rotationswinkel zwischen dem Zylinderblock und der Antriebswelle ohne Versatz der Gleitkontaktflächenzentren zwischen dem Käfig und dem Zylinderblock und zwischen dem Käfig und einer Halteplatte bezüglich des geneigten Rotationszentrums zwischen dem Zylinderblock und der Antriebswelle gehalten werden.
Obwohl aber die sechs Ebenen, jeweils einschließlich der sich verlängernden Axiallinie der auf dem inneren Gelenkelement bereitgestellten Kugelrillen und des geneigten Rotationszentrums, und die sechs Ebenen, jeweils einschließlich der auf dem äußeren Gelenkelement bereitgestellten sich verlängernden Axiallinie der Kugelrillen und des geneigten Rotationszentrums, geneigt sind, besteht die aktuelle Situation darin, dass immer noch Wärme von einer Gleitfläche zwischen dem Käfig und dem inneren Gelenkelement oder zwischen dem Käfig und dem äußeren Gelenkelement erzeugt wird und es nach wie vor schwer ist, eine Geschwindigkeit zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschrieben Situation gemacht und betrifft die Bereitstellung eines hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotors, in dem eine Hochgeschwindigkeitsrotation eines Zylinderblocks erzielt werden kann.
Lösung des Problems
Zum Erreichen des obigen Ziels umfasst ein hydraulischer Schrägachsen-Pumpenmotor gemäß der vorliegenden Erfindung folgendes: einen Zylinderblock mit einer Mittelwelle an einer Stelle, die eine axiale Mitte auf einer Endfläche ist, und auch mit ungerader Anzahl von Zylinderbohrungen, die entlang eines Umfangs um die axiale Mitte an der einen Endfläche offen sind; eine Halteplatte, die die Mittelwelle an einer Endfläche einer Antriebswelle neigungsverstellbar abstützt; und ein Gleichlaufgelenk, das die Mittelwelle mit der Halteplatte verbindet, wobei in einem Falle, wobei die Antriebswelle und der Zylinderblock jeweils um die axialen Mitten über das Gleichlaufgelenk rotiert werden, eine jeweils in dem Zylinderloch angeordnete Kolbenstange mit einem Hub gemäß einem Neigungswinkel um ein geneigtes Rotationszentrum zwischen der Antriebswelle und dem Zylinderblock bewegt wird. Das Gleichlaufgelenk weist weiterhin folgendes auf: ein auf einem Stütz-Endabschnitt der Mittelwelle ausgebildetes inneres Gelenkelement mit einer Außenfläche, auf der eine Anzahl von blockseitigen Kugelrillen entsprechend einer Anzahl der Zylinderbohrungen zusammen entlang einer Umfangsrichtung um eine axiale Mitte der Mittelwelle angeordnet ist; ein an der Halteplatte in einem dem Stütz-Endabschnitt der Mittelwelle zugewandten Bereich ausgebildetes äußeres Gelenkelement mit einer Innenfläche, auf der wellenseitige Kugelrillen entsprechend den blockseitigen Kugelrillen zusammen entlang in einer Umfangsrichtung um eine axiale Mitte der Antriebswelle angeordnet sind; eine Vielzahl von zwischen den blockseitigen Kugelrillen und den wellenseitigen Kugelrillen liegenden einander entsprechenden und zur Übertragung von Drehmoment zwischen dem Zylinderblock und der Halteplatte eingerichteten Kugeln; und einen Käfig, der zwischen dem inneren Gelenkelement und dem äußeren Gelenkelement angeordnet ist und mit Kugellöchern, die jeweils zur Aufnahme der Kugeln in einem Zustand eingerichtet sind, in dem die Bewegung der Kugeln in der axialen Richtung der Mittelwelle gesteuert wird. Weiterhin sind alle blockseitigen Rillenebenen, die jeweils sich verlängernde Axiallinien der blockseitigen Kugelrillen und das geneigte Rotationszentrum aufweisen, bezüglich der axialen Mitte der Mittelwelle geneigt, und alle antriebswellenseitige Rillenebenen, die jeweils sich verlängernde Axiallinien der wellenseitigen Kugelrillen und das geneigte Rotationszentrum aufweisen, sind bezüglich der axialen Mitte der Antriebswelle so geneigt, dass auf den Käfig von den Kugeln in einer axialen Richtung ausgeübte Belastungen ausgeglichen werden.
Weiterhin sind gemäß der vorliegenden Erfindung in dem obigen hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotor die in Umfangsrichtung nebeneinanderliegenden blockseitigen Rillenebenen in zueinander entgegengesetzten Richtungen bezüglich einer axialen Mitte mit Ausnahme eines Paares geneigt, die in Umfangsrichtung nebeneinanderliegenden antriebswellenseitigen Rillenebenen sind in zueinander entgegengesetzten Richtungen bezüglich einer axialen Mitte mit Ausnahme eines Paares geneigt, und eine blockseitige Rillenebene und eine antriebswellenseitige Rillenebene sind in zueinander entgegengesetzten Richtungen bezüglich einer axialen Mitte geneigt.
Weiterhin sind gemäß der vorliegenden Erfindung in dem obigen hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotor die blockseitigen Rillenebenen und die antriebswellenseitigen Rillenebenen so ausgebildet, dass die Neigungswinkel derjenigen, die bezüglich einer axialen Mitte zu einer Seite geneigt sind, einander gleich sind, und die Neigungswinkel derjenigen, die zur anderen Seite bezüglich einer axialen Mitte geneigt sind, einander gleich sind.
Weiterhin sind gemäß der vorliegenden Erfindung in dem obigen hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotor die Außenfläche des inneren Gelenkelements und die Innenfläche des äußeren Gelenkelements jeweils kugelförmig um das geneigte Rotationszentrum ausgebildet, und ein Krümmungszentrum der blockseitigen Kugelrille und ein Krümmungszentrum der wellenseitigen Kugelrille sind mit dem geneigten Rotationszentrum ausgerichtet.
Weiterhin sind gemäß der vorliegenden Erfindung in dem obigen hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotor die Mittelwelle und der Zylinderblock getrennt ausgebildet, und ein Wellenbefestigungsloch ist im Zylinderblock ausgebildet und die Mittelwelle ist am Wellenbefestigungsloch in einem Zustand angebracht, in dem der Stütz-Endabschnitt von der einen Endfläche hervorragt.
Weiterhin weist gemäß der vorliegenden Erfindung der obige hydraulische Schrägachsen-Pumpenmotor weiterhin eine Ventilplatte auf, die zwischen einer anderen Endfläche des Zylinderblocks und einem Gehäuse liegt und eingerichtet ist, Druckumschaltsteuerung für jedes der Zylinderlöcher gemäß einer Rotationsposition des Zylinderblocks durch drehbaren Gleitkontakt des Zylinderblocks durchzuführen. Weiterhin kontaktiert die Ventilplatte die andere Endfläche über eine Kugeloberfläche mit einem Zentrum auf der Verlängerung der axialen Mitte des Zylinderblocks.
Weiterhin weist ein hydraulischer Schrägachsen-Pumpenmotor gemäß der vorliegenden Erfindung folgendes auf: einen Zylinderblock mit einer Mittelwelle an einer Stelle, die eine axiale Mitte auf einer Endfläche ist, und ebenfalls mit ungerader Anzahl von Zylinderbohrungen, die entlang eines Umfangs um die axiale Mitte auf der einen Endfläche offen sind; eine Halteplatte, die die Mittelwelle neigungsverstellbar auf einer Endfläche einer Antriebswelle trägt; und ein Gleichlaufgelenk, das die Mittelwelle mit der Halteplatte verbindet, wobei im Falle, dass die Antriebswelle und der Zylinderblock jeweils um axiale Mitten über das Gleichlaufgelenk rotiert werden, eine in jedem Zylinderloch angeordnete Kolbenstange in einem Hub gemäß einem Neigungswinkel um ein geneigtes Rotationszentrum zwischen der Antriebswelle und dem Zylinderblock bewegt wird. Weiterhin weist das Gleichlaufgelenk folgendes auf: ein auf einem Stütz-Endabschnitt der Mittelwelle ausgebildetes inneres Gelenkelement und mit einer Außenfläche, auf der eine Anzahl von blockseitigen Kugelrillen entsprechend einer Anzahl der Zylinderlöcher zusammen entlang einer Umfangsrichtung um eine axiale Mitte der Mittelwelle angeordnet ist; ein an der Halteplatte in einem dem Stütz-Endabschnitt der Mittelwelle zugewandten Bereich ausgebildetes äußeres Gelenkelement mit einer Innenfläche, auf der jeweils wellenseitige Kugelrillen entsprechend den blockseitigen Kugelrillen parallel in einer Umfangsrichtung um eine axiale Mitte der Antriebswelle angeordnet sind; eine Vielzahl von einander entsprechenden Kugeln, die zwischen den blockseitigen Kugelrillen und den wellenseitigen Kugelrillen liegen und eingerichtet sind, Drehmoment zwischen dem Zylinderblock und der Halteplatte zu übertragen; und einen Käfig, der zwischen dem inneren Gelenkelement und dem äußeren Gelenkelement angeordnet ist, und mit Kugellöchern, die jeweils zur Aufnahme der Kugeln in einem Zustand eingerichtet sind, in dem Bewegung der Kugeln in axialer Richtung der Mittelwelle gesteuert wird. Weiterhin sind alle blockseitigen Rillenebenen, die jeweils sich verlängernde Axiallinien der blockseitigen Kugelrillen und das geneigt Rotationszentrum aufweisen, bezüglich der axialen Mitte der Mittelwelle geneigt, und alle antriebswellenseitigen Rillenebenen, die jeweils sich verlängernde Axiallinien der wellenseitigen Kugelrillen und das geneigte Rotationszentrum aufweisen, sind bezüglich der axialen Mitte der Antriebswelle so geneigt , dass Drehmomente, die von den Kugeln auf den Käfig ausgeübt werden, nämlich Drehmomente um zwei Achsen senkrecht zu einer axialen Mitte des Käfigs und das geneigte Rotationszentrum durchlaufend, ausgeglichen werden.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind jede blockseitige Rillenebene, einschließlich der sich verlängernden Axiallinie der blockseitigen Kugelrille und des geneigten Rotationszentrums, und jede antriebswellenseitige Rillenebene, einschließlich der sich verlängernden Axiallinie der wellenseitigen Kugelrille und des geneigten Rotationszentrums, bezüglich der axialen Mitte geneigt, und daher üben alle Kugeln Belastungen auf den Käfig aus. Daher werden ein Ungleichgewicht der auf den Käfig ausgeübten Belastungen und ein Ungleichgewicht der Drehmomente verringert, und Wärmeerzeugung an einem schiebebeweglichen Abschnitt zwischen dem Käfig und dem inneren Gelenkelement oder zwischen dem Käfig und dem äußeren Gelenkelement wird unterdrückt, und daher kann Hochgeschwindigkeitsrotation eines Pumpenmotors erzielt werden.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht eines hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnitts des hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotors, der in 1 veranschaulicht ist.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Struktur eines auf den hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotor angewandten Gleichlaufgelenks veranschaulicht, das in 1 veranschaulicht ist.
4 ist ein Schaubild und erläutert eine Beziehung zwischen einer blockseitigen Kugelrille und einer wellenseitigen Kugelrille in dem Gleichlaufgelenk, das in 3 veranschaulicht ist, in einer sich entwickelnden Weise.
5 veranschaulicht einen auf eine Schrägachsen-Pumpenmotor angewandten Käfig gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Teil (a) ist eine Seitenansicht und veranschaulicht eine virtuelle Ebene P, die durch ein Zentrum eines Kugellochs hindurchläuft, und Teil (b) ist ein Schaubild und veranschaulicht eine X-Achse und eine Y-Achse, die in der virtuellen Ebene P liegen.
6 ist ein Schaubild und veranschaulicht eine Beziehung zwischen einer blockseitigen Kugelrille und einer wellenseitigen Kugelrille in einem Gleichlaufgelenk gemäß der zweiten Ausführungsform.
7 ist eine Querschnittsansicht und veranschaulicht ein modifiziertes Beispiel des hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotors.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen eines hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotors gemäß der vorliegenden Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
1 veranschaulicht einen hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der hydraulische Schrägachsen-Pumpenmotor, der hier beispielhaft dargestellt ist, wird als hydraulischer Fahrantriebsmotor eines Fahrzeugs verwendet, das als eine Baumaschine eingesetzt wird, wie als Radlader, und umfasst ein Gehäuse 10. Das Gehäuse 10 weist folgendes auf: einen Gehäuse-Hauptkörper 11 mit einer hohlen Form, in der ein Ende offen ist; und eine Führungsplatte 12, die an dem einen Endabschnitt des Gehäuse-Hauptkörpers 11 angebracht ist, so dass die Öffnung des Gehäuse-Hauptkörpers 11 geschlossen wird, in welchem in einem hohlen inneren Abschnitt 11a des Gehäuse-Hauptkörpers 11 eine Antriebswelle 20 und ein Zylinderblock 30 angeordnet sind.
Die Antriebswelle 20 weist folgendes auf: einen zweiten Lager-stützabschnitt 22 mit einen großen Durchmesser an einem Endabschnitt eines ersten in einer Säulenform ausgebildeten Lager-stützabschnitts 21; und einen Scheibenabschnitt 23, der an einem Endabschnitt des zweiten Lager-stützabschnitts 22 liegt und in Scheibenform mit einem großen Durchmesser ausgebildet ist. Die Antriebswelle 20 wird durch den Gehäuse-Hauptkörper 11 über den ersten Lager-stützabschnitt 21 und den zweiten Lager-stützabschnitt 22 in einem Zustand getragen, in dem der Scheibenabschnitt 23 in dem hohlen inneren Abschnitt 11a des Gehäuse-Hauptkörpers 11 angeordnet ist. Genauer, ist ein erstes sich verjüngendes Wälzlager 1 zwischen dem ersten Lager-stützabschnitt 21 der Antriebswelle 20 und dem Gehäuse-Hauptkörper 11 vorgesehen, und ein zweites sich verjüngendes Wälzlager 2 ist zwischen dem zweiten Lager-stützabschnitt 22 der Antriebswelle 20 und dem Gehäuse-Hauptkörper 11 vorgesehen. Die Antriebswelle 20 kann um eine eigene axiale Mitte 20C bezüglich des Gehäuse-Hauptkörpers 11 durch das erste sich verjüngende Wälzlager 1 und das zweite sich verjüngende Wälzlager 2 rotiert werden.
Der Scheibenabschnitt 23 der Antriebswelle 20 weist eine Endfläche auf, die mit einem Wellengehäuseabschnitt 23a und einer Vielzahl von Stangen-Stützabschnitten 23b vorgesehen ist. Der Wellengehäuseabschnitt 23a und der Stangen-Stützabschnitt 23b sind ausgesparte, an einer Endfläche des Scheibenabschnitts 23 offene Abschnitte. Der Wellengehäuse-Abschnitt 23a ist nur in dem Scheibenabschnitt 23 an einer Stelle auf der axialen Mitte 20C der Antriebswelle 20 ausgebildet. Obwohl in der Zeichnung nicht veranschaulicht, sind die Stangen-Stützabschnitte 23b an sieben voneinander gleich beabstandeten Stellen auf einem gemeinsamen Umfang um die axiale Mitte 20C der Antriebswelle 20 vorgesehen.
Der Zylinderblock 30 ist ein säulenförmiges Element mit einem runden Querschnitt senkrecht zu einer axialen Mitte 30C und ebenfalls mit einer als eine Ebene senkrecht zur axialen Mitte 30C ausgebildeten Endfläche 30a. Ein Wellenbefestigungsloch 31 und eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 32 sind in diesem Zylinderblock 30 vorgesehen. Die Wellenbefestigungsloch 31 und die Zylinderbohrung 32 sind leere Räume, die parallel zur axialen Mitte 30C des Zylinderblocks 30 ausgebildet sind. Diese Wellenbefestigungslöcher 31 und Zylinderbohrung 32 besitzen jeweils einen runden Querschnitt senkrecht zur axialen Mitte, und sind an der einen Endfläche 30a des Zylinderblocks 30 offen. Das Wellenbefestigungsloch 31 ist nur an einer Stelle auf der axialen Mitte 30C des Zylinderblocks 30 ausgebildet. Obwohl nicht in der Zeichnung veranschaulicht, sind die Zylinderlöcher 32 an sieben gleich voneinander beabstandeten Stellen auf einem gemeinsamen Umfang um die axiale Mitte 30C des Zylinderblocks 30 angeordnet. Der Umfang, wo die Zylinderlöcher 32 vorgesehen sind, besitzt eine Dimension gleich wie der Umfang, wo die Stangen-Stützabschnitte 23b in dem Scheibenabschnitt 23 der Antriebswelle 20 vorgesehen sind.
Der Zylinderblock 30 weist das andere Ende auf, wo eine ausgesparte Ausrichtungsfläche (die andere Endfläche) 30b ausgebildet ist. Obwohl nicht in der Zeichnung veranschaulicht, ist die ausgesparte Ausrichtungsfläche 30b des Zylinderblocks 30 kugelförmig mit einem Zentrum, das auf einer Verlängerung der axialen Mitte 30C des Zylinderblocks 30 liegt, ausgebildet. Ein Kommunikationsloch 33 und eine Vielzahl von Kommunikationspfaden 34 sind an der ausgesparten Ausrichtungsfläche 30b des Zylinderblocks 30 offen. Das Kommunikationsloch 33 ist eine Öffnung, die nur an einer Stelle auf der axialen Mitte 30C des Zylinderblocks 30 vorgesehen ist und mit dem Wellenbefestigungsloch 31 kommuniziert. Die Kommunikationsloch 33 besitzt einen Innendurchmesser, der kleiner ausgebildet ist als der Innendurchmesser des Wellenbefestigungslochs 31. Obwohl nicht in der Zeichnung veranschaulicht, sind die Kommunikationspfade 34 auf dem Umfang um die axiale Mitte 30C des Zylinderblocks 30 offen und an sieben Stellen gleich voneinander beabstandet angeordnet. Ein Radius des Umfangs, auf dem die Kommunikationspfade 34 offen sind, ist auf einen Wert kleiner als der des Umfangs, auf dem die Zylinderbohrungen 32 offen sind, eingestellt. Jeder der Kommunikationspfade 34 besitzt einen Innendurchmesser kleiner als der des Zylinderlochs 32, und kommuniziert mit jedem der Zylinderlöcher 32.
Eine Ventilplatte 40 ist zwischen der ausgesparten Ausrichtungsfläche 30b des Zylinderblocks 30 und der Führungsplatte 12 des Gehäuses 10 angeordnet. Die Ventilplatte 40 besitzt eine hervorstehende kugelige Gleitfläche 41 und eine hervorstehende zylindrische Gleitfläche 42, und kontaktiert schiebebeweglich die ausgesparte Ausrichtungsfläche 30b des Zylinderblocks 30 über die hervorstehende kugelige Gleitfläche 41 und kontaktiert auch schiebebeweglich eine Führungsfläche 12a der Führungsplatte 12 über die hervorstehende zylindrische Gleitfläche 42. Die hervorstehende kugelige Gleitfläche 41 ist ein Abschnitt, der einen Krümmungsradius aufweist, der gleich demjenigen der ausgesparte Ausrichtungsfläche 30b des Zylinderblocks 30 ist und kugelig vorsteht, und in einem Zustand des engen Kontakts mit der ausgesparten Ausrichtungsfläche 30b des Zylinderblocks 30 gleiten kann. Die hervorstehende zylindrische Gleitfläche 42 ist eine zylindrische Fläche, die von einer Fläche gegenüber der hervorstehenden kugeligen Gleitfläche 41 hervorsteht.
Die Führungsfläche 12a der Führungsplatte 12, die die hervorstehende zylindrische Gleitfläche 42 kontaktiert, besitzt einen Krümmungsradius, der der gleiche ist wie der der abstehenden zylindrischen Gleitfläche 42, und ebenfalls eine ausgesparte zylindrische Fläche mit einer Bogenlänge ist, die größer ist als die der hervorstehenden zylindrischen Gleitfläche 42 und zudem in einem dem Scheibenabschnitt 23 der Antriebswelle 20 zugewandten Bereich ausgebildet ist. Die Führungsfläche 12a der Führungsplatte 12 ist zur axialen Mitte 20C der Antriebswelle 20 senkrecht und eine Stelle davon ist so eingestellt, dass eine auf der Endfläche des Scheibenabschnitts 23 positionierte Linie zu einer Mittelachse L des Zylinders wird.
Indes gibt ein Bezugszeichen 50 in 1 einen Aktor an, um die Ventilplatte 40 entlang der Führungsfläche 12a der Führungsplatte 12 zu verschieben. In diesem Aktor 50 greift ein Aktorkolben 51, der als Ausgabeelement dient, in die Ventilplatte 40 über einen Gelenkstift 52 neigbar ein.
Obwohl nicht in der Zeichnung veranschaulicht, sind eine Hochdrucköffnung und eine Niederdrucköffnung auf der abstehenden kugeligen Gleitfläche 41 der Ventilplatte 40 in Bereichen entsprechend den Kommunikationspfaden 34 des Zylinderblocks 30 offen. Diese Hochdrucköffnung und Niederdrucköffnung sind gezielt mit den jeweiligen Zylinderbohrungen 32 über die Kommunikationspfade 34 in dem Fall verbunden, wobei der Zylinderblock 30 um die axiale Mitte 30C rotiert wird. Genauer, ist eine Hochdrucköffnung auf einer Seite einer virtuellen Ebene, einschließlich der axialen Mitte 20C der Antriebswelle 20 und senkrecht zur Mittelachse L der Führungsfläche 12a, die an der Führungsplatte 12 vorgesehen ist, vorgesehen, und ebenso ist eine Niederdrucköffnung auf der anderen Seite vorgesehen, und eine auf der einen Seite der virtuellen Ebene angeordnete Zylinderbohrung 32 ist mit der Hochdrucköffnung verbunden, und eine auf der anderen Seite angeordnetes Zylinderbohrung 32 ist mit der Niederdrucköffnung verbunden.
Andererseits ist eine Kolbenstange 60 in jedem der Zylinderlöcher 32 in dem Zylinderblock 30 angeordnet. Die Kolbenstange 60 besitzt einen Stützabschnitt 62 an einem proximalen Endabschnitt eines Stangenschaftabschnitts 61 und einen Kolbenabschnitt 63 an einem distalen Endabschnitt des Stangenschaftabschnitts 61, und ist schiebebeweglich in die Zylinderbohrung 32 über den Kolbenabschnitt 63 eingeführt. Der Stützabschnitt 62 der Kolbenstange 60 ist kugelförmig mit einem äußeren Durchmesser ausgebildet, der schiebebeweglich in den im Scheibenabschnitt 23 der Antriebswelle 20 ausgebildeten Stangen-Stützabschnitt 23b eingeführt werden kann. Die Kolbenstangen 60 besitzen jeweils eine Länge größer als eine Dimension in einer Richtung entlang der axialen Mitte 30C des Zylinderblocks 30, und sogar in dem Falle, wobei der Kolbenabschnitt 63 eine tiefste Stelle des Zylinderbohrung 32 erreicht, wird der Stützabschnitt 62 in einem Zustand gehalten, der nach außen von der einen Endfläche 30a des Zylinderblocks 30 hervorsteht.
Eine Halteplatte 70 ist an der Endfläche des Scheibenabschnitts 23 fixiert, jeweils nachdem die tragenden Abschnitte 62 an den auf der Scheibenabschnitt 23 der Antriebswelle 20 ausgebildeten Stangen-Stützabschnitte 23b angebracht sind , und daher ist die Vielzahl von Kolbenstangen 60 neigungsverstellbar relativ zur Endfläche des Scheibenabschnitts 23 in einem Zustand abgestützt, dass jeweils die Trennbewegung der tragenden Abschnitte 62 von der Endfläche des Scheibenabschnitts 23 gesteuert wird.
Wie in 1 und 3 veranschaulicht, besitzt die Halteplatte 70 eine Stangeneinführloch 71 in einem Bereich entsprechend jeweils den Stangen-Stützabschnitten 23b des Scheibenabschnitts 23, und ist ebenfalls ein scheibenförmiges Element mit einem Schaftstützloch (äußeres Gelenkelement) 72 in einem Bereich entsprechend dem Wellengehäuseabschnitt 23a. Das Stangeneinführloch 71 ist ein rundes Durchgangsloch, das so ausgebildet ist, dass es einen Innendurchmesser kleiner als der des Stützabschnitts 62 der Kolbenstange 60 aufweist. Das Anbringen der Halteplatte 70 an der Endfläche des Scheibenabschnitts 23 ist in einem Zustand durchzuführen, in dem jede Kolbenstange 60 zuvor in jedes Stangeneinführloch 71 eingeführt ist. Das Schaftstützloch 72 besitzt eine Struktur, durch die ein in Richtung des Wellengehäuse-Abschnitts 23a des Scheibenabschnitts 23 hervorstehender zylindrischer Abschnitt hindurchgeführt wird. Wie aus 2 hervorgeht, ist das Schaftstützloch 72 so ausgebildet, dass ein Abschnitt 72a näher an der Wellengehäuse-Abschnitt 23a-Seite als an einer auf der Endfläche des Scheibenabschnitts 23 gelegenen Ebene in einer zylindrischen Form gestaltet ist. Andererseits ist ein Abschnitt 72b, der näher an der Zylinderblock 30-Seite als an der Ebene positioniert ist, die auf der Endfläche des Scheibenabschnitts 23 liegt, in einer Kugelform ausgebildet. Genauer, bildet der kugelförmige Abschnitt 72b des Schaftstützlochs 72 eine Kugelfläche um eine Schnittlinie D zwischen der axialen Mitte 20C der Antriebswelle 20 und der Endfläche des Scheibenabschnitts 23, und sie ist so ausgebildet, dass sie einen Innendurchmesser aufweist, der nach und nach in Richtung des Zylinderblocks 30 abnimmt.
Weiterhin ist, wie in 1 und 2 veranschaulicht, eine Mittelwelle 80 zwischen dem Zylinderblock 30 und dem Scheibenabschnitt 23 der Antriebswelle 20 angeordnet. Die Mittelwelle 80 besitzt einen in einer säulenförmigen Gestalt ausgebildeten Wellenbasis-Abschnitt 81 und einen Wellenstützkopfabschnitt (inneres Gelenkelement) 82, der an einem proximalen Endabschnitt des Wellenbasisabschnitts 81 vorgesehen und am Wellenbefestigungsloch 31 des Zylinderblocks 30 über den Wellenbasisabschnitt 81 in einem Zustand angebracht ist, in dem axiale Mitten beider Abschnitte ausgerichtet sind, und weiterhin ist die Mittelwelle 80 am Schaftstützloch 72 der Halteplatte 70 über den Wellenstützkopfabschnitt 82 angebracht.
Der Wellenbasis-Abschnitt 81 ist säulenförmig mit einem äußeren Durchmesser ausgebildet, der an das Wellenbefestigungsloch 31 des Zylinderblocks 30 ohne zu klappern angebracht werden kann. Eine Länge in axialer Richtung des Wellenbasis-Abschnitts 81 ist länger als das Wellenbefestigungsloch 31 ausgebildet, derart, dass ein Teil des Wellenbasis-Abschnitts 81 nach außen vorsteht, wenn er an dem Wellenbefestigungsloch 31 befestigt ist. Der Wellenbasis-Abschnitt 81 ist mit einem Federgehäuseloch 81a in einem Bereich auf der axialen Mitte vorgesehen und ist weiterhin mit einem Schlüsselelement 83 auf einer äußeren Umfangsfläche vorgesehen. Das Federgehäuseloch 81a ist ein hohler an einer Endfläche des Wellenbasis-Abschnitts 81 offener Raum. Das Federgehäuseloch 81a besitzt einen kreisförmigen Querschnitt entlang einer Längsrichtung und im Inneren davon ist eine Druckfeder 84 angeordnet. Die Druckfeder 84 ist eine Spiralfeder, die so ausgebildet ist, dass sie einen äußeren Durchmesser aufweist, der etwas kleiner ist als ein Innendurchmesser des Federgehäuselochs 81a, und eine Gesamtlänge, die länger ist als die des Federgehäuselochs 81a in einem unbelasteten Zustand. Das Schlüsselelement 83 ist ein rechteckiges parallelflächiges Element, das abstehend von der äußeren Umfangsfläche des Wellenbasis-Abschnitts 81 angebracht und in eine auf einer inneren Umfangsfläche des Wellenbefestigungslochs 31 vorgesehene Schlüsselrille 31a eingepasst ist, und zudem so funktioniert, dass ein Drehmoment zwischen der Mittelwelle 80 und dem Zylinderblock 30 übertragen wird.
Der Wellenstützkopf-Abschnitt 82 ist kugelförmig mit einem äußeren Durchmesser kleiner als der des Schaftstützlochs 72 der Halteplatte 70 ausgebildet. Ein Abschnitt 80a mit kleinem Durchmesser ist zwischen dem Wellenstützkopf-Abschnitt 82 und dem Wellenbasis-Abschnitt 81 vorgesehen, um Störkontakt mit der Halteplatte 70 in dem Fall zu vermeiden, wobei die Mittelwelle 80 geneigt ist.
Eine Gleichlaufgelenk 100 ist zwischen dem Schaftstützloch 72 der Halteplatte 70 und dem Wellenstützkopf-Abschnitt 82 der Mittelwelle 80 ausgebildet. Das Gleichlaufgelenk 100 überträgt Drehmoment zwischen der Antriebswelle 20 und dem Zylinderblock 30 über die Mittelwelle 80. In der ersten Ausführungsform wird das Gleichlaufgelenk 100 folgendermaßen ausgebildet: Ausbilden einer Vielzahl von Kugelrillen 101 und 102 auf einer Innenfläche des Schaftstützlochs 72 und einer Außenfläche des Wellenstützkopf-Abschnitts 82 jeweils einander entsprechend; ebenso Einlegen von Kugeln 103 zwischen die Kugelrillen 101 und 102, die jeweils einander entsprechen; und weiterhin Anordnen eines Käfigs 104 zwischen dem Schaftstützloch 72 und dem Wellenstützkopf-Abschnitt 82.
Die Kugelrillen des Schaftstützlochs 72 (hierin im Folgenden als „wellenseitige Kugelrillen 101“ bezeichnet) und die Kugelrillen des Wellenstützkopf-Abschnitts 82 (hierin im Folgenden als „blockseitigen Kugelrillen 102“ bezeichnet) sind ausgesparte Rillen jeweils mit einem halbrunden Querschnitt.
Wie in FIGS. 2 und 3 veranschaulicht, sind die wellenseitigen Kugelrillen 101 jeweils als eine sich linear auf der Innenfläche des Schaftstützlochs 72 erstreckende ausgesparte Rille offen, und eine untere Innenfläche davon ist in der Ausdehnungsrichtung in einer bogenförmigen ausgesparten Fläche um die Schnittlinie D zwischen der axialen Mitte 20C der Antriebswelle 20 und der Endfläche des Scheibenabschnitts 23 ausgebildet, und die wellenseitigen Kugelrillen sind jeweils an sieben Stellen zwischen dem Stangeneinführlöchern 71 vorgesehen. Diese wellenseitigen Kugelrillen 101 sind parallel in gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung auf einer in der Endfläche des Scheibenabschnitts 23 liegenden Ebene angeordnet.
Die blockseitigen Kugelrillen 102 sind jeweils als eine sich linear auf einer Außenfläche des Wellenstützkopf-Abschnitts 82 erstreckende ausgesparte Rille offen, und eine untere Innenfläche davon ist in der Ausdehnungsrichtung in einer bogenförmig abstehenden Fläche um ein Kugel- Zentrum 82C des Wellenstützkopf-Abschnitts 82 ausgebildet, und sieben blockseitige Kugelrillen sind entsprechend den wellenseitigen Kugelrillen 101 vorgesehen. Die blockseitige Kugelrille 102 besitzt jeweils eine Breite, die gleich der Breite von jeder wellenseitigen Kugelrille 101 ist. Diese blockseitigen Kugelrillen 102 sind parallel in gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung auf einer Ebene senkrecht zur axialen Mitte 80C der Mittelwelle 80 angeordnet und schließen das Kugel-Zentrum 82C des Wellenstützkopf-Abschnitts 82 ein.
Die Kugeln 103 besitzen jeweils eine Kugelform mit einem äußeren Durchmesser, der die Anordnung der Kugel in einem Zustand ermöglicht, der jeweils innen in die wellenseitigen Kugelrillen 101 und die blockseitigen Kugelrillen 102 passt, und eine Kugel 103 ist zwischen einer wellenseitigen Kugelrille 101 und einer blockseitigen Kugelrille 102, die einander entsprechen, vorgesehen. Diese Kugeln 103 rollen in den wellenseitigen Kugelrillen 101 und den blockseitigen Kugelrillen 102 und können sich jeweils entlang der Ausdehnungsrichtungen bewegen.
Der Kä104 ist ein ringförmiges Element mit einer äußeren Kugelfläche 104a, die die Innenfläche eines kugelförmigen Abschnitts des Schaftstützlochs 72 kontaktieren kann, und auch mit einer inneren Kugelfläche 104b, die die Außenfläche des Wellenstützkopf-Abschnitts 82 kontaktieren kann. Sowohl die Außenfläche 104a mit der Kugelform als auch die Innenfläche 104b mit der Kugelform des Käfigs 104 sind um eine Schnittlinie 104C zwischen einer axialen Mitte des Käfigs 104 und einer Halbierungsebene senkrecht zur axialen Mitte herum ausgebildet. Daher ist bei Anordnen des Käfigs 104 zwischen dem Schaftstützloch 72 der Halteplatte 70 und dem Wellenstützkopf-Abschnitt 82 der Mittelwelle 80 der Zylinderblock 30 relativ zur Antriebswelle 20 neigbar in einem Zustand verbunden, in dem das Kugelzentrum 82C des Wellenstützkopf-Abschnitts 82 mit der Schnittlinie D zwischen der axialen Mitte 20C der Antriebswelle 20 und der Endfläche des Scheibenabschnitts 23 zusammenfällt. Im Folgenden werden das Kugelzentrum 82C des Wellenstützkopf-Abschnitts 82 und die Schnittlinie zwischen der axialen Mitte 20C der Antriebswelle 20 und der Endfläche des Scheibenabschnitts 23, die zusammenfallen, als ein geneigtes Rotationszentrum XC bezeichnet.
In dem Kä104 sind sieben Kugellöcher 104c in einer Umfangsrichtung vorgesehen. Jedes Kugelloch 104c ist eine Öffnung zur Aufnahme einer Kugel 103 in einem Zustand, in dem Relativbewegung der Kugel 103 in einer axialen Richtung des Käfigs 104 gesteuert wird, und die Kugellöcher 104c parallel in gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung auf der Halbierungsebene senkrecht zur axialen Mitte angeordnet sind. Bei einer Anordnung der Kugeln 103 in jeweils den Kugellöchern 104c des Käfigs 104 sind die sieben Kugeln 103 an Stellen gleichen Abstands in der Umfangsrichtung auf der Halbierungsebene senkrecht zur axialen Mitte des Käfigs 104 angeordnet.
Wie in einer weiterentwickelten Ansicht von 4 veranschaulicht, sind in diesem hydraulischen Fahrmotor die wellenseitigen Kugelrillen 101 so vorgesehen, dass jede antriebswellenseitige Rillenebene 101P, einschließlich einer sich verlängernden Axiallinie der wellenseitigen Kugelrille 101 und des geneigten Rotationszentrums XC, bezüglich der axialen Mitte 20C der Antriebswelle 20 geneigt ist, und auch die blockseitigen Kugelrillen 102 sind so vorgesehen, dass jede blockseitige Rillenebene 102P, einschließlich einer sich verlängernden Axiallinie der blockseitigen Kugelrillen 102 und des geneigten Rotationszentrums XC, bezüglich der axialen Mitte 80C der Mittelwelle 80 geneigt ist.
Genauer gesagt sind die nebeneinanderliegenden blockseitigen Rillenebenen 102P in Umfangsrichtung und die nebeneinanderliegenden antriebswellenseitigen Rillenebenen 101P in Umfangsrichtung in zueinander entgegensetzten Richtungen bezüglich der axialen Mitten 20C und 80C mit Ausnahme für ein Paar geneigt. Eine blockseitige Rillenebene 102P und eine antriebswellenseitige Rillenebene 101P, die einander entsprechen, sind in zueinander entgegensetzten Richtungen bezüglich der axialen Mitten 20C und 80C geneigt. Wie für einen Neigungswinkel einer blockseitigen Rillenebene 102P und einen Neigungswinkel einer antriebswellenseitigen Rillenebene 101P, besitzen diejenigen, die in die gleiche Richtung geneigt sind, abwechselnd den gleichen Wert, und im Falle, wobei die Antriebswelle 20 und der Zylinderblock 30 jeweils um die axialen Mitten rotiert werden, werden die Neigungswinkel eingestellt, dass Belastungen, die auf den Kä104 in der Achsenrichtung des Käfigs 104 von den sieben Kugeln 103 ausgeübt werden, ausgeglichen werden. In anderen Worten werden der Neigungswinkel der blockseitigen Rillenebene 102P und der Neigungswinkel der antriebswellenseitigen Rillenebene 101P so eingestellt, dass die Summe der Belastungen, die auf den Kä104 in der Achsenrichtung von den Kugeln 103 ausgeübt werden, zu Null wird. Zum Beispiel weisen die sieben blockseitigen Kugelrillen 102 und die sieben wellenseitigen Kugelrillen 101 drei blockseitige Rillenebenen 102P und drei antriebswellenseitige Rillenebenen 101P mit je einem Neigungswinkel β₁auf, und vier blockseitige Rillenebenen 102P und vier antriebswellenseitige Rillenebenen 101P mit je einem Neigungswinkel β₂ (< β₁), und der Neigungswinkel β₁ und der Neigungswinkel β₂ werden so eingestellt, dass sie 3 × tanβ₁ = 4 × tanβ₂ erfüllen. Genauer betragen als Beispiel der Neigungswinkel β₁ = 7°19', und der Neigungswinkel β₂ = 5°30'-
In dem hydraulischen Fahrmotor mit der oben beschriebenen Struktur werden in dem Fall, wobei ein Öltank mit der Niederdrucköffnung verbunden ist, während Öl in die Hochdrucköffnung eingeleitet wird, die Kolbenstangen 60 nach und nach in einer Vorschubrichtung in Richtung der Antriebswelle 20 in den Zylinderbohrungen 32 bewegt, die mit der Hochdrucköffnung verbunden sind, während die Kolbenstangen 60 nach und nach in eine Rückzugsrichtung in den Zylinderbohrungen 32 bewegt werden, die mit der Niederdrucköffnung verbunden sind, und daher wird der Zylinderblock 30 rotiert, und dieser hydraulische Motor arbeitet als hydraulischer Fahrmotor unter Verwendung der Antriebswelle 20 als Abtriebswelle. Wenn eine Position der Ventilplatte 40 bezüglich der Führungsfläche 12a der Führungsplatte 12 durch Betreiben des Aktors 50 geändert wird, wird ein geneigter Rotationswinkel α der axialen Mitte 30C des Zylinderblocks 30 bezüglich der axialen Mitte 20C der Antriebswelle 20 geändert, und der hydraulische Fahrmotor wird in einem Zustand betrieben, in dem ein Hubbetrag der Kolbenstange 60 relativ zur Zylinderbohrung 32, nämlich eine Kapazität, geändert wird.
Hier werden gemäß diesem hydraulischen Fahrmotor die Antriebswelle 20 und der Zylinderblock 30 synchron über das Gleichlaufgelenk 100 rotiert, und daher wird eine rotatorische Belastung, die auf einen Gleitkontaktabschnitt zwischen der Kolbenstange 60 und dem Zylinderblock 30 ausgeübt wird, reduziert, und ein Problem, wie Scheuern oder Festfressen kann in dem Gleitkontaktabschnitt zwischen der Kolbenstange 60 und dem Zylinderblock 30 kaum auftreten.
Weiterhin besitzt jede wellenseitige Kugelrille 101 und jede blockseitige Kugelrille 102 eine Bogenform um das geneigte Rotationszentrum XC herum, und auch der Kä 104, der zwischen dem Schaftstützloch 72 der Halteplatte 70 und dem Wellenstützkopf-Abschnitt 82 der Mittelwelle 80 liegt, ist so ausgebildet, dass sowohl die kugelförmige Außenfläche 104a als auch die kugelförmige Innenfläche 104b um die Schnittlinie (= geneigtes Rotationszentrum XC) zwischen der axialen Mitte des Käfigs 104 und der Halbierungsebene senkrecht zur axialen Mitte herum ausgebildet sind. Daher wird in dem Fall, wobei der Zylinderblock 30 rotiert wird, verhindert, dass ein unnötiges Drehmoment auf den Zylinderblock 30 ausgeübt wird.
Weiterhin sind jede blockseitige Rillenebene 102P, einschließlich der sich verlängernden Axiallinie der blockseitigen Kugelrille 102 und des geneigten Rotationszentrums XC, und jede antriebswellenseitige Rillenebene 101P, einschließlich der sich verlängernden Axiallinie der wellenseitigen Kugelrille 101 und des geneigten Rotationszentrums XC, bezüglich der axialen Mitten 20C und 80C so geneigt, dass die Belastungen, die auf den Kä104 in axialer Richtung jeweils von den Kugeln 103 ausgeübt werden, ausgeglichen werden. Demnach werden Belastungen in axialer Richtung in einem Zustand ausgeglichen, dass alle Kugeln 103 die Belastungen auf den Kä104 ausüben. Daher wird ein auf den Kä104 ausgeübtes Ungleichgewicht der Belastungen reduziert.
Als Ergebnis davon werden, sofern man die hervorstehende kugelige Gleitfläche 41 der Ventilplatte 40 die ausgesparte Ausrichtungsfläche 30b des Zylinderblocks 30 kontaktieren lässt, der Zylinderblock 30 und die Ventilplatte 40 durch wechselseitige Ausrichtungswirkung fortwährend in einem gleitenden Kontaktzustand gehalten, ohne dass je eine Verschiebung dazwischen bewirkt werden würde. Mit dieser Struktur wird ein exzentrisches Aufliegen zwischen dem Zylinderblock 30 und der Ventilplatte 40 verhindert, und eine Hochgeschwindigkeitsrotation des Zylinderblocks 30 kann erzielt werden.
(Zweite Ausführungsform)
In einer ersten oben beschriebenen Ausführungsform haben im Hinblick auf einen Neigungswinkel einer blockseitigen Rillenebene 102P und einen Neigungswinkel einer antriebswellenseitigen Rillenebene 101P, diejenigen, die in eine gleiche Richtung geneigt sind, abwechselnd den gleichen Wert, und im Falle, wobei eine Antriebswelle 20 und ein Zylinderblock 30 jeweils um axialen Mitten rotiert werden, werden diese Neigungswinkel so eingestellt, dass Belastungen, die auf den Kä104 von sieben Kugeln 103 in einer Achsenrichtung des Käfigs 104 ausgeübt werden, ausgeglichen werden. Allerdings ist ein Verfahren zur Einstellung des Neigungswinkels der blockseitigen Rillenebene 102P und des Neigungswinkels der antriebswellenseitigen Rillenebene 101P nicht zwingend darauf beschränkt.
Zum Beispiel können der Neigungswinkel der blockseitigen Rillenebene 102P und der Neigungswinkel der antriebswellenseitigen Rillenebene 101P auch so eingestellt werden, dass jeweils Drehmomente, die durch Belastungen verursacht werden, die auf den Kä104 jeweils von den Kugeln 103 ausgeübt werden, d.h. Drehmomente um die beiden Achsen senkrecht zu einer axialen Mitte des Käfigs 104 und durch ein geneigtes Rotationszentrum XC hindurchgehend, ausgeglichen werden. Im Folgenden wird ein Verfahren zur Einstellung eines Neigungswinkels gemäß der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme dementsprechend auf 5 und 6 beschrieben. Da indes eine Struktur eines hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotors, die in der zweiten Ausführungsform als Beispiel erläutert wird, derjenigen der ersten Ausführungsform entspricht, wird daher auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet, da die Komponenten jeweils mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet werden.
Wie in Teil (a) von 5 und Teil (b) von 5 veranschaulicht, sind eine X-Achse und eine Y-Achse, die senkrecht zu einer axialen Mitte und abwechselnd senkrecht zu einer virtuellen Ebene P sind, die durch ein Zentrum eines Kugellochs 104c hindurchläuft, in dem Kä104 angeordnet. Die X-Achse und die Y-Achse können an beliebigen Stellen angeordnet werden. In der folgenden Beschreibung sind aus Gründen der Zweckmäßigkeit der Beschreibung, Kennziffern nacheinander im Uhrzeigersinn, beginnend mit der Y-Achse in Teil (b) von 5 zugeordnet. In einem Fall, wobei Mittelpunktswinkel von der Y-Achse zum Zentrum der Kugellöcher 104c jeweils definiert sind als θ₁ , θ₂, θ₃ , θ₄ , θ₅ , θ₆ , und θ₇ , sind Neigungswinkel von blockseitigen Rillenebenen 102P und Neigungswinkel von antriebswellenseitigen Rillenebenen 101P definiert als γ₁ , γ₂, γ₃ , γ₄ , γ₅ , γ₆ , und γ₇ , und ein geneigter Rotationswinkel einer axialen Mitte 30C des Zylinderblocks 30 bezüglich einer axialen Mitte 20C der Antriebswelle 20 ist definiert als α, eine Drehmomentausgleichsgleichung um die X-Achse ist die nachstehende Gleichung 1, und eine Drehmomentausgleichsgleichung um die Y-Achse ist die nachstehende Gleichung 2.
$\begin{array}{l} 0 = 2tan {γ_{1} - \frac{1}{2} {tan}^{- 1} (tan α \times sin θ_{1})} \times r cos θ_{1} + \\ 2 tan {γ_{2} - \frac{1}{2} {tan}^{- 1} (tan α \times sin θ_{2})} \\ Λ+2 tan {γ_{7} - \frac{1}{2} {tan}^{- 1} (tan α \times sin θ_{7})} \times r cos θ_{7} \end{array}$
$\begin{array}{l} 0 = 2tan {γ_{1} - \frac{1}{2} {tan}^{- 1} (tan α \times sin θ_{1})} \times r sin θ_{1} + \\ 2 tan {γ_{2} - \frac{1}{2} {tan}^{- 1} (tan α \times sin θ_{2})} \\ Λ+2 tan {γ_{7} - \frac{1}{2} {tan}^{- 1} (tan α \times sin θ_{7})} \times r sin θ_{7} \end{array}$
Die Ähnlichkeiten mit der ersten Ausführungsform sind folgende: die blockseitigen Rillenebenen 102P, die in Umfangsrichtung nebeneinander liegen, und die antriebswellenseitigen Rillenebenen 101P, die in Umfangsrichtung nebeneinander liegen, sind in zueinander entgegengesetzten Richtungen jeweils bezüglich der axialen Mitten 20C und 80C, außer für ein Paar, geneigt; und eine blockseitige Rillenebene 102P und eine antriebswellenseitigen Rillenebene 101P, die einander entsprechen, sind in zueinander entgegengesetzten Richtungen bezüglich der axialen Mitten 20C und 80C geneigt.
In einem Fall, in dem die Neigungswinkel γ₁ , γ₂ , γ₃, γ₄ , γ₅ , γ₆ , und γ₇ so eingestellt sind, dass die obigen Gleichungen 1 und 2 erfüllt sind, werden jeweils ein Drehmoment um die X-Achse und ein Drehmoment um die Y-Achse, das durch Belastungen verursacht wird, die auf den Kä 104 von den sieben Kugeln 103 ausgeübt werden, ausgeglichen. Zudem sind jede blockseitige Rillenebene 102P, einschließlich einer sich verlängernden Axiallinie einer blockseitigen Kugelrillen 102 und des geneigten Rotationszentrums XC, und jede antriebswellenseitige Rillenebene 101P, einschließlich einer sich verlängernden Axiallinie einer wellenseitigen Kugelrillen 101 und des geneigten Rotationszentrum XC, bezüglich der axialen Mitten 20C und 80C geneigt, und daher üben alle Kugeln 103 Belastungen auf den Kä104 aus. Daher wird ein Ungleichgewicht der Drehmomente, das in Kä104 verursacht wird, reduziert.
Als Ergebnis davon werden, sofern man eine hervorstehende kugelige Gleitfläche 41 einer Ventilplatte 40 eine ausgesparte Ausrichtungsfläche 30b des Zylinderblocks 30 kontaktieren lässt, der Zylinderblock 30 und die Ventilplatte 40 durch wechselseitige Ausrichtungswirkung in einem verschieblichen Kontaktzustand konstant gehalten, ohne das je eine Verschiebung dazwischen bewirkt werden würde. Mit dieser Struktur wird ein exzentrisches Aufliegen zwischen dem Zylinderblock 30 und der Ventilplatte 40 verhindert, und eine Hochgeschwindigkeitsrotation des Zylinderblocks 30 kann erzielt werden.
Indes werden auch in der zweiten Ausführungsform die Belastungen, die auf den Kä104 von den sieben Kugeln 103 in der Achsenrichtung des Käfigs 104 ausgeübt werden, ausgeglichen, so weit die Neigungswinkel γ₁ , γ₂ , γ₃ , γ₄, γ₅ , γ₆ , und γ₇ so eingestellt werden, dass Gleichung 3 nachstehend erfüllt ist, zusätzlich zur Erfüllung der obigen Gleichungen 1 und 2, und als Ergebnis kann Wärmeerzeugung, die durch Verschiebebewegungswiderstand zwischen dem Kä104 und einer Halteplatte 70 und zwischen dem Kä104 und einer Mittelwelle 80 verursacht wird, unterdrückt werden.
$\begin{array}{l} 0 = 2tan {γ_{1} - \frac{1}{2} {tan}^{- 1} (tan α \times sin θ_{1})} + \\ 2 tan {γ_{2} - \frac{1}{2} {tan}^{- 1} (tan α \times sin θ_{2})} + \\ Λ+2 tan {γ_{7} - \frac{1}{2} {tan}^{- 1} (tan α \times sin θ_{7})} \end{array}$
Obgleich der hydraulische Fahrmotor sowohl in der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform beispielhaft erläutert wird, kann die Anwendung auf einen hydraulischen Motor zur unterschiedlichen Verwendung, anders als Fahren, ebenfalls möglich sein. Weiterhin kann auch die direkte Anwendung als hydraulische Schrägachsenpumpe möglich sein. Zusätzlich vorgesehen ist die Struktur, die in der Lage ist, den geneigten Rotationswinkel α des Zylinderblocks 30 bezüglich der Antriebswelle 20 zu ändern, aber es ist nicht immer notwendig, eine solche Struktur bereitzustellen, die in der Lage ist, den geneigten Rotationswinkel zu ändern.
Weiterhin ist in der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform das Wellenbefestigungsloch 31 in dem Zylinderblock 30 ausgebildet, und die getrennt ausgebildete Mittelwelle 80 ist an dem Wellenbefestigungsloch 31 angebracht, jedoch brauchen der Zylinderblock 30 und die Mittelwelle 80 nicht zwingend getrennt ausgebildet zu sein. Zusätzlich ist es in einem Fall des getrennten Bildens des Zylinderblocks 30 und der Mittelwelle 80 bevorzugt, die Mittelwelle 80, einschließlich einer Innenwelle 180 und eines äußeren Laufs 280, wie ein modifiziertes Beispiel, das in 7veranschaulicht ist, auszubilden. Gemäß diesem modifizierten Beispiel kann in einem Fall des Anwendens des äußeren Laufs 280 mit einem großem Durchmesser eine Druckfeder 184 mit einem großen äußeren Durchmesser ohne Verwendung eines Elements mit einem großen Durchmesser als Innenwelle 180 verwendet werden.
Weiterhin wird in den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen der Fall als Beispiel erläutert, in dem die sieben Zylinderlöcher 32 in dem Zylinderblock 30 vorgesehen sind, jedoch kann die Anzahl von Zylinderbohrungen 32 eine ungerade Anzahl sein, wie neun, die anders ist als sieben. In einem Fall eines hydraulischen Schrägachsen-Pumpenmotors mit neun Zylinderbohrungen 32 sind die Anzahl von blockseitigen Kugelrillen 102 und die Anzahl von wellenseitigen Kugelrillen 101 jeweils neun, oder jeweils drei, um Wellenbewegung während der Drehmomentübertragung zu verhindern. Indes sind die blockseitigen Rillenebenen 102P und die antriebswellenseitigen Rillenebenen 101P der ersten Ausführungsform so ausgebildet, dass Neigungswinkel, derjenigen, die zu einer Seite bezüglich der axialen Mitten 20C und 80C geneigt sind, gleich sind, und die Neigungswinkel derjenigen, die in die andere Richtung bezüglich der axialen Mitten 20C und 80C geneigt sind, gleich sind, und daher kann das Ungleichgewicht von Belastungen, die auf den Kä104 ausgeübt werden, weiterhin reduziert werden. So weit allerdings die blockseitige Rillenebene 102P und die antriebswellenseitige Rillenebene 101P jeweils geneigt sind, sind die Neigungswinkel nicht darauf beschränkt, und beispielsweise können alle Rillenebenen mit verschiedenen Neigungswinkeln geneigt sein.
Zudem ist gemäß den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen die ausgesparte Ausrichtungsfläche 30b in dem Zylinderblock 30 vorgesehen, während die hervorstehende kugelige Gleitfläche 41 an der Ventilplatte 40 ausgebildet ist, so dass diese Komponenten zum Übereinandergleiten veranlasst werden, aber der Zylinderblock 30 und die Ventilplatte 40 können auch dazu veranlasst werden, über eine Ebene übereinander zu gleiten.
Bezugszeichenliste

10: Gehäuse
20: Antriebswelle
30: Zylinderblock
30a: eine Endfläche
30b: ausgesparte Ausrichtungsfläche
31: Wellenbefestigungsloch
32: Zylinderbohrung
40: Ventilplatte
41: hervorstehende kugelige Gleitfläche
42: hervorstehende zylindrische Gleitfläche
60: Kolbenstange
62: Stützabschnitt
70: Halteplatte
71: Stangeneinführloch
72: Wellenstützloch
80: Mittelwelle
82: Wellenstützkopf
100: Gleichlaufgelenk
101: wellenseitige Kugelrille
101P: antriebswellenseitige Rillenebene
102: blockseitige Kugelrille
102P: blockseitige Rillenebene
103: Kugel
104: Käfig
104a: Außenfläche
104b: Innenfläche
104c: Kugelloch
XC: geneigtes Rotationszentrum
α: geneigter Rotationswinkel
β1, β2: Neigungswinkel
γ₁, γ₂, γ₃, γ₄, γ₅, γ₆, γ₇: Neigungswinkel
θ₁, θ₂, θ₃, θ₄, θ₅, θ₆, θ₇: Mittelpunktswinkel

Claims

Hydraulischer Schrägachsen-Pumpenmotor, aufweisend: einen Zylinderblock (30) mit einer Mittelwelle (80) an einer Stelle, die eine axiale Mitte auf einer Endfläche ist, und die ferner eine ungerade Anzahl von Zylinderbohrungen (32) aufweist, die entlang eines Umfangs um die axiale Mitte an der einen Endfläche offen sind; eine Halteplatte (70), die neigungsverstellbar die Mittelwelle (80) an einer Endfläche einer Antriebswelle (20) abstützt; und ein Gleichlaufgelenk (100), das die Mittelwelle (80) mit der Halteplatte (70) verbindet, wobei, wenn die Antriebswelle (20) und der Zylinderblock (30) um jeweils eine axiale Mitte über das Gleichlaufgelenk (100) rotiert werden, eine in jeder der Zylinderbohrungen (32) angeordnete Kolbenstange mit einem Hub gemäß einem Neigungswinkel um ein geneigtes Rotationszentrum (XC) zwischen der Antriebswelle (20) und dem Zylinderblock (30) bewegt wird, wobei das Gleichlaufgelenk (100) aufweist: ein in einem Stütz-Endabschnitt der Mittelwelle (80) ausgebildetes inneres Gelenkelement (82) mit einer Außenfläche, auf der eine Anzahl von blockseitigen Kugelrillen (102), die einer Anzahl der Zylinderbohrungen (32) entspricht, zusammen entlang einer Umfangsrichtung um eine axiale Mitte der Mittelwelle (80) angeordnet ist; ein äußeres Gelenkelement (72), das an der Halteplatte (70) in einem dem Stütz-Endabschnitt der Mittelwelle (80) zugewandten Bereich ausgebildet ist, mit einer Innenfläche, auf der wellenseitige Kugelrillen, die den blockseitigen Kugelrillen (102) zugeordnet sind, zusammen entlang einer Umfangsrichtung um eine axiale Mitte der Antriebswelle (20) angeordnet sind ; eine Vielzahl von Kugeln (103), die sich zwischen den blockseitigen Kugelrillen (102) und den wellenseitigen Kugelrillen, die einander zugeordnet sind, befinden und eingerichtet sind, ein Drehmoment zwischen dem Zylinderblock (30) und der Halteplatte (70) zu übertragen; und einen zwischen dem inneren Gelenkelement (82) und dem äußeren Gelenkelement (72) angeordneten Käfig (104) mit Kugellöchern (104c), die eingerichtet sind, die jeweiligen Kugeln (103) in einem Zustand aufzunehmen, in dem Bewegung der Kugeln (103) in axialer Richtung der Mittelwelle (80) gesteuert wird, und wobei alle blockseitigen Rillenebenen (102P), die jeweils sich erstreckende Axiallinien der blockseitigen Kugelrillen (102) und das geneigte Rotationszentrum (XC) aufweisen, bezüglich der axialen Mitte der Mittelwelle (80) geneigt sind, und alle antriebswellenseitigen Rillenebenen (101P), die jeweils sich erstreckende Axiallinien der wellenseitigen Kugelrillen und das geneigte Rotationszentrum (XC) aufweisen, bezüglich der axialen Mitte der Antriebswelle (20) geneigt sind, so dass Belastungen, die auf den Käfig (104) in einer axialen Richtung von den Kugeln (103) ausgeübt werden, ausgeglichen werden.
Hydraulischer Schrägachsen-Pumpenmotor nach Anspruch 1, bei dem die blockseitigen Rillenebenen (102P), die in der Umfangsrichtung nebeneinanderliegen, mit Ausnahme eines Paares bezüglich der axialen Mitte der Mittelwelle (80) in einander entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, wobei die antriebswellenseitigen Rillenebenen (101P), die in der Umfangsrichtung nebeneinanderliegen, bezüglich der axialen Mitte der Mittelwelle (80) in einander entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, und wobei in einer blockseitigen Rillenebene (102P) und einer antriebswellenseitigen Rillenebene (101P), die einander zugeordnet sind, eine Neigungsrichtung der blockseitigen Rillenebene (102P) einer Neigungsrichtung der wellenseitigen Rillenebene (101P) bezüglich der axialen Mitte der Mittelwelle (80) und der axialen Mitte der Antriebswelle (20) entgegengesetzt ist.
Hydraulischer Schrägachsen-Pumpenmotor nach Anspruch 2, bei dem Neigungswinkel der blockseitigen Rillenebenen (102P), die auf einer Seite bezüglich der axialen Mitte der Mittelwelle (80) geneigt sind, gleich sind, Neigungswinkel der antriebswellenseitigen Rillenebenen (101P), die auf der einen Seite bezüglich der axialen Mitte der Antriebswelle (20)geneigt sind, gleich sind, Neigungswinkel der blockseitigen Rillenebenen (102P), die auf einer anderen Seite bezüglich der axialen Mitte der Mittelwelle (80) geneigt sind, gleich sind, und Neigungswinkel der antriebswellenseitigen Rillenebenen (101P), die auf der anderen Seite bezüglich der axialen Mitte der Antriebswelle (20)geneigt sind, gleich sind.
Hydraulischer Schrägachsen-Pumpenmotor nach Anspruch 1, bei dem die Außenfläche des inneren Gelenkelements (82) und die Innenfläche des äußeren Gelenkelements (72) jeweils kugelförmig um das geneigte Rotationszentrum (XC) herum ausgebildet sind, und ein Krümmungszentrum der blockseitigen Kugelrillen (102) und ein Krümmungszentrum der wellenseitigen Kugelrillen mit dem geneigten Rotationszentrum (XC) ausgerichtet sind.
Hydraulischer Schrägachsen-Pumpenmotor nach Anspruch 1, bei dem die Mittelwelle (80) und der Zylinderblock (30) getrennt ausgebildet sind, und ein Wellenbefestigungsloch (31) in dem Zylinderblock (30) ausgebildet ist, und die Mittelwelle (80) an dem Wellenbefestigungsloch (31) in einem Zustand angebracht ist, in dem der Stütz-Endabschnitt von der einen Endfläche hervorragt.
Hydraulischer Schrägachsen-Pumpenmotor nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend eine sich zwischen einer anderen Endfläche des Zylinderblocks (30) und einem Gehäuse befindende Ventilplatte, die eingerichtet ist zur Durchführung von Druckschaltsteuerung für jede der Zylinderbohrungen (32) gemäß einer Rotationsposition des Zylinderblocks (30) durch drehbares schiebebewegliches Kontaktieren des Zylinderblocks (30), wobei die Ventilplatte mit der anderen Endfläche über eine kugelförmige Fläche, die ein Zentrum auf der Verlängerung der axialen Mitte des Zylinderblocks (30) aufweist, in Kontakt steht.
Hydraulischer Schrägachsen-Pumpenmotor, aufweisend: einen Zylinderblock (30) mit einer Mittelwelle (80) an einer Stelle, die eine axiale Mitte auf einer Endfläche ist, und die ferner eine ungerade Anzahl von Zylinderbohrungen (32) aufweist, die entlang eines Umfangs um die axiale Mitte an der einen Endfläche offen sind; eine Halteplatte (70), die die Mittelwelle (80) an einer Endfläche einer Antriebswelle (20) neigungsverstellbar abstützt; und ein Gleichlaufgelenk (100), das die Mittelwelle (80) mit der Halteplatte (70) verbindet, wobei, wenn die Antriebswelle (20) und der Zylinderblock (30) um jeweils eine axiale Mitte über das Gleichlaufgelenk (100) rotiert werden, eine Kolbenstange, die in jeder der Zylinderbohrungen (32) angeordnet ist, mit einem Hub gemäß einem Neigungswinkel um ein geneigtes Rotationszentrum (XC) zwischen der Antriebswelle (20) und dem Zylinderblock (30) bewegt wird, wobei das Gleichlaufgelenk (100) aufweist: ein in einem Stütz-Endabschnitt der Mittelwelle (80) ausgebildetes inneres Gelenkelement (82) mit einer Außenfläche, auf der eine Anzahl von blockseitigen Kugelrillen die einer Anzahl der Zylinderbohrungen (32) entspricht, zusammen entlang einer Umfangsrichtung um eine axiale Mitte der Mittelwelle (80) angeordnet ist; ein äußeres Gelenkelement (72), das an der Halteplatte (70) in einem dem Stütz-Endabschnitt der Mittelwelle (80) zugewandten Bereich ausgebildet ist, mit einer Innenfläche, auf der wellenseitige Kugelrillen, die jeweils den blockseitigen Kugelrillen zugeordnet sind, parallel in einer Umfangsrichtung um eine axiale Mitte der Antriebswelle (20) herum angeordnet sind; eine Vielzahl von Kugeln (103), die sich zwischen den blockseitigen Kugelrillen und den wellenseitigen Kugelrillen, die einander zugeordnet sind, befinden und eingerichtet sind, ein Drehmoment zwischen dem Zylinderblock (30) und der Halteplatte (70) zu übertragen; und einen zwischen dem inneren Gelenkelement (82) und dem äußeren Gelenkelement (72) angeordneten Käfig (104) mit Kugellöchern, die eingerichtet sind, die jeweiligen Kugeln (103) in einem Zustand aufzunehmen, in dem Bewegung der Kugeln (103) in axialer Richtung der Mittelwelle (80) gesteuert wird, und wobei alle blockseitigen Rillenebenen (102P), die jeweils sich erstreckende Axiallinien der blockseitigen Kugelrillen und das geneigte Rotationszentrum (XC) aufweisen, bezüglich der axialen Mitte der Mittelwelle (80) geneigt sind, und alle antriebswellenseitigen Rillenebenen (101P), die jeweils sich erstreckende Axiallinien der wellenseitigen Kugelrillen und das geneigte Rotationszentrum (XC) aufweisen, bezüglich der axialen Mitte der Antriebswelle (20) geneigt sind, so dass Drehmomente, die von Belastungen verursacht werden, die von den Kugeln (103) auf den Käfig (104) ausgeübt werden, nämlich Drehmomente um zwei Achsen, die senkrecht zu einer axialen Mitte des Käfigs (104) sind und durch das geneigte Rotationszentrum (XC) hindurchlaufen, ausgeglichen werden.