DE112021003561T5

DE112021003561T5 - Ventilplatte, zylinderblock und hydraulikpumpe/-motor

Info

Publication number: DE112021003561T5
Application number: DE112021003561.4T
Authority: DE
Inventors: Mitsutaka Ikeda; Hiroaki MOTOSHIMA
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2020-09-14
Filing date: 2021-09-07
Publication date: 2023-06-15
Also published as: JP2022048012A; WO2022054807A1; JP7476059B2; CN116018460A; US20230304481A1

Abstract

Um das Auftreten von Problemen wie Festfressen zwischen einer Ventilplatte und einer Endfläche eines Zylinderblocks selbst unter Hochdruck- und Hochgeschwindigkeitsbedingungen zu verhindern, sind ein Auslassanschluss 52 und ein Ansauganschluss 51 an einem Umfang um eine Drehachse 20C, eine ringförmige Ölnut 54, die so vorgesehen ist, dass sie an einem Außenumfangsteil in Bezug auf den Auslassanschluss 52 und den Ansauganschluss 51 endlos ist, und eine Vielzahl von radialen Ölnuten 55, die sich von der ringförmigen Ölnut 54 zu einem Außenumfang hin erstrecken, vorgesehen, wobei eine Vielzahl von Kissenölnuten 58, die mit der ringförmigen Ölnut 54 in Verbindung stehen und sich zu der Endfläche 40a des Zylinderblocks 40 hin öffnen, in einem Außenumfangsabschnitt des Auslassanschlusses 52 vorgesehen ist, wobei sich der Abschnitt auf einer stromabwärtigen Seite der relativen Drehung, in einem Kissenbereich 57 befindet, der mit einer Endfläche 40a eines Zylinderblocks 40 zwischen den radialen Ölnuten 55 in Kontakt steht, und die Vielzahl von Kissenölnuten 58 derart vorgesehen ist, dass ein Verhältnis einer Öffnungsfläche zu der Endfläche 40a des Zylinderblocks 40 auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung größer als auf einer stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine/einen Hydraulikpumpe/Hydraulikmotor mit einem Zylinderblock, der mit einer Endfläche in Kontakt mit einer Ventilplatte dreht, und eine Ventilplatte und einen Zylinderblock, die an der Hydraulikpumpe/dem Hydraulikmotor angewandt sind.
Hintergrund
Einige Hydraulikpumpen/-motoren dieses Typs enthalten eine ringförmige Ölnut und eine Vielzahl von radialen Ölnuten, die zwischen einer Ventilplatte und einer Endfläche des Zylinderblocks vorgesehen sind. Die ringförmige Ölnut ist ein Hohlraum, der an einem Außenumfangsabschnitt in Bezug auf einen hochdruckseitigen Anschluss und einen niederdruckseitigen Anschluss in der Ventilplatte endlos ringförmig gebildet ist. Die radiale Ölnut erstreckt sich von der ringförmigen Ölnut entlang der radialen Richtung bis zum Außenumfang und ist an mehreren Stellen in gleichen Abständen vorgesehen. Bei dieser Hydraulikpumpe/diesem Hydraulikmotor wird das Öl zwischen der Ventilplatte und der Endfläche des Zylinderblocks über die ringförmige Ölnut und die radialen Ölnuten in das Gehäuse abgeleitet. Aus diesem Grund besteht Anlass zur Sorge, dass es schwierig ist, einen Ölfilm zwischen der Ventilplatte und der Endfläche des Zylinderblocks in einem Bereich (im Folgenden als Kissenbereich bezeichnet) aufrechtzuerhalten, der in Bezug auf die ringförmige Ölnut einen Außenumfang darstellt. Um ein solches Problem zu lösen, sind üblicherweise auch solche vorgesehen, bei denen ein Ölreservoir in einem Außenumfangsabschnitt in Bezug auf eine ringförmige Ölnut gebildet wird, um einen Kissenbereich zu schmieren (siehe z. B. Patentliteratur 1).
Zitierliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2010-116813
Zusammenfassung
Technisches Problem
Es wird inzwischen von neueren Hydraulikpumpen/- motoren gefordert, den Druck und die Geschwindigkeit zu erhöhen. In einer Hydraulikpumpe/einem Hydraulikmotor mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit ist es schwierig, einen Ölfilm in einem Kissenbereich aufrechtzuerhalten, selbst wenn das vorstehend beschriebene Ölreservoir vorhanden ist, und es besteht die Möglichkeit, dass Probleme wie Festfressen und Abrieb zwischen der Blasenplatte und der Endfläche des Zylinderblocks auftreten.
In Anbetracht der vorstehenden Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilplatte, einen Zylinderblock und eine Hydraulikpumpe/einen Hydraulikmotor vorzusehen, die in der Lage sind, das Auftreten von Problemen wie Festfressen und Abrieb zwischen der Blasenplatte und der Endfläche des Zylinderblocks selbst unter Hochdruck- und Hochgeschwindigkeitsbedingungen zu verhindern.
Lösung des Problems
Um die vorstehende Aufgabe zu erreichen, enthält eine Ventilplatte einer Hydraulikpumpe/eines Hydraulikmotors gemäß der vorliegenden Erfindung einen hochdruckseitigen Anschluss und einen niederdruckseitigen Anschluss an einem Umfang um eine Drehachse, eine erste Ölnut, die so vorgesehen ist, dass sie in einem Außenumfangsteil in Bezug auf den hochdruckseitigen Anschluss und den niederdruckseitigen Anschluss endlos ist, und eine Vielzahl von zweiten Ölnuten, die sich von der ersten Ölnut zu einem Außenumfang hin erstrecken, wobei in einem Zustand des Inkontaktstehens mit einer Endfläche des Zylinderblocks der hochdruckseitige Anschluss und der niederdruckseitige Anschluss abwechselnd mit einer Zylinderbohrung, die in einem Zylinderblock vorgesehen ist, durch relative Drehung um die Drehachse in Verbindung stehen. Ferner ist eine Vielzahl von Kissenölnuten, die mit der ersten Ölnut in Verbindung stehen und zur Endfläche des Zylinderblocks hin geöffnet sind, in einem Außenumfangsabschnitt des hochdruckseitigen Anschlusses vorgesehen, wobei sich zumindest der Abschnitt auf einer stromabwärtigen Seite der relativen Drehung, in einem Kissenbereich befindet, der mit der Endfläche des Zylinderblocks zwischen den zweiten Ölnuten in Kontakt steht, und die Vielzahl von Kissenölnuten derart vorgesehen ist, dass ein Verhältnis einer Öffnungsfläche zur Endfläche des Zylinderblocks auf der stromabwärtigen Seite größer als auf einer stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Da gemäß der vorliegenden Erfindung das Öl aus einer ersten Ölnut durch eine Kissenölnut dem Kissenbereich zugeführt wird, wird der Ölfilm zwischen der Ventilplatte und der Endfläche des Zylinderblocks auch bei erhöhtem Druck und erhöhter Drehzahl sichergestellt, und es ist möglich, das Auftreten von Problemen wie Festfressen und Abrieb zu verhindern. Darüber hinaus ist die Kissenölnut so vorgesehen, dass das Verhältnis der Öffnungsfläche zur Endfläche des Zylinderblocks auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung, wo das Öl aus einer zweiten Ölnut nicht leicht hinreicht, größer als auf der stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung ist, wo das Öl aus der zweiten Ölnut leicht hinreicht. Mit anderen Worten, ein Gleitabschnitt mit dem Zylinderblock ist in einem Abschnitt auf der stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung im Kissenbereich befestigt. Daher gibt es keinen Anlass zur Sorge, dass die Drehung des Zylinderblocks aufgrund der Bereitstellung der Kissenölnut instabil wird, und es können hoher Druck und hohe Geschwindigkeit realisiert werden.
Figurenliste

1A veranschaulicht eine Hydraulikpumpe/einen Hydraulikmotor einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist ein Querschnittsdiagramm entlang einer Ebene, die eine Drehachse einschließt, in einem Zustand, in dem ein hochdruckseitiger Bereich oben ist.
1B veranschaulicht eine Hydraulikpumpe/einen Hydraulikmotor der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist ein Querschnittsdiagramm entlang einer Ebene, die eine Drehachse enthält und orthogonal zur Schnittebene von 1A verläuft.
2A veranschaulicht die Komponenten der in 1A und 1B dargestellten Hydraulikpumpe/des dargestellten Hydraulikmotors und ist eine Endflächendarstellung eines Zylinderblocks, gesehen von einem Pfeil A in 1B.
2B veranschaulicht Komponenten der in 1A und 1B dargestellten Hydraulikpumpe/des dargestellten Hydraulikmotors und ist ein Endflächendiagramm, das eine Kontaktfläche einer Ventilplatte mit einem Zylinderblock veranschaulicht.
3A ist ein vergrößertes Diagramm eines Hauptteils der in 2B dargestellten Ventilplatte und ein vergrößertes Diagramm eines Abschnitts von ca. 1/4.
3B ist eine vergrößertes Diagramm eines Hauptteils der in 2B dargestellten Ventilplatte und ein vergrößertes Diagramm eines Kissenbereichs und einer Kissenölnut.
4 ist ein Endflächendiagramm einer Ventilplatte einer ersten Modifikation.
5 ist ein vergrößertes Diagramm eines Hauptteils der in 4 dargestellten Ventilplatte.
6 ist ein Endflächendiagramm einer Ventilplatte einer zweiten Modifikation.
7 ist ein vergrößertes Diagramm eines Hauptteils der in 6 dargestellten Ventilplatte.
8 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel einer Kissenölnut in Bezug auf einen Drehratenbereich eines Zylinderblocks und der Ölmenge im Kissenbereich darstellt.
9 ist ein Endflächendiagramm einer Ventilplatte einer dritten Modifikation.
10 ist ein vergrößertes Diagramm eines Hauptteils der in 9 dargestellten Ventilplatte.
11 ist ein Endflächendiagramm einer Ventilplatte einer vierten Modifikation.
12 ist ein vergrößertes Diagramm eines Hauptteils der in 11 dargestellten Ventilplatte.
13A veranschaulicht die Komponenten einer Hydraulikpumpe/eines Hydraulikmotors einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist ein Endflächendiagramm eines Zylinderblocks.
13B veranschaulicht die Komponenten der Hydraulikpumpe/des Hydraulikmotors der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist ein Endflächendiagramm, das eine Kontaktfläche einer Ventilplatte mit einem Zylinderblock veranschaulicht.
14 ist ein vergrößertes Diagramm eines Hauptteils des in 13A dargestellten Zylinderblocks.
15 ist ein Endflächendiagramm eines Zylinderblocks einer fünften Modifikation.
16 ist ein vergrößertes Diagramm eines Hauptteils des in 15 dargestellten Zylinderblocks.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen einer Ventilplatte, eines Zylinderblocks und einer Hydraulikpumpe/eines Hydraulikmotors gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
1A und 1B veranschaulichen eine Hydraulikpumpe/einen Hydraulikmotor einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die hier gezeigte Hydraulikpumpe/der hier gezeigte Hydraulikmotor ist vom axialen Typ, der als Hydraulikpumpe arbeitet, wenn Leistung von außen zugeführt wird, und umfasst eine Eingabe-/Ausgabewelle 20 innerhalb eines Gehäuses 10. Das Gehäuse 10 enthält einen Gehäusekörper 11 und einen Anschlussblock 12 und bildet dazwischen eine Gehäusekammer 13. Die Eingabe-/Ausgabewelle 20 ist ein säulenförmiges Element, das so angeordnet ist, dass es die Gehäusekammer 13 des Gehäuses 10 durchquert, und dessen ein Ende drehbar von dem Gehäusekörper 11 und dessen anderes Ende drehbar von dem Anschlussblock 12 gestützt wird. Ein Ende der Eingabe-/Ausgabewelle 20 ragt als ein Eingabeende zur Außenseite des Gehäusekörpers 11, das Leistung von einer Leistungsquelle wie einem Motor erhält, vor. Das andere Ende der Eingabe-/Ausgabewelle 20 endet im Inneren des Anschlussblocks 12. Die Eingabe-/Ausgabewelle 20 ist mit einer Taumelscheibe 30 und einem Zylinderblock 40 am Außenumfang eines in der Gehäusekammer 13 untergebrachten Abschnitts versehen.
Die Taumelscheibe 30 ist ein plattenförmiges Element mit einer flachen Gleitfläche 31 auf einer Seite, die dem Anschlussblock 12 zugewandt ist, und ist in einem Zustand, in dem die Eingabe-/Ausgabewelle 20 die in einem mittleren Teil vorgesehene Öffnung 30a durchdringt in einer Position nahe einer Innenwandfläche 11a des Gehäusekörpers 11 angeordnet. Die Taumelscheibe 30 wird an der Innenwandfläche 11a des Gehäusekörpers 11 über zwei Kugelhalter 32 mit einer im Wesentlichen halbkugelförmigen Form gehalten und kann die Gleitfläche 31 in Bezug auf die Eingabe-/Ausgabewelle 20 kippen. Die Bezugsnummer 33 in den Zeichnungen bezeichnet eine Servovorrichtung, die an dem Gehäusekörper 11 vorgesehen ist. Bei der Servovorrichtung 33 handelt es sich um einen Hydraulikzylinder, der entlang einer Achse der Eingabe-/Ausgabewelle 20 beweglich ist und mit der Taumelscheibe 30 über ein Kippelement 34 in Kontakt steht. Wenn die Servovorrichtung 33 durch hydraulischen Druck, wie z. B. Vorsteuerdruck oder Selbstentladedruck, aus- und eingefahren wird, bewegt sich die Taumelscheibe 30 entlang der sphärischen Oberfläche der Kugelhalter 32, und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 30 in Bezug auf die Achse der Eingabe-/Ausgabewelle 20 kann verändert werden.
Der Zylinderblock 40 ist ein zylindrisches Element mit einem Mittelloch 41 und ist in einem Zustand, in dem die Eingabe-/Ausgabewelle 20 das Mittelloch 41 durchdringt, zwischen dem Anschlussblock 12 und der Taumelscheibe 30 angeordnet. Zwischen dem Mittelloch 41 des Zylinderblocks 40 und der Außenumfangsfläche der Eingabe-/Ausgabewelle 20 ist eine Keilnut vorgesehen, so dass sich der Zylinderblock 40 einstückig mit der Eingabe-/Ausgabewelle 20 dreht. In der Hydraulikpumpe der vorliegenden ersten Ausführungsform, wie in 2A dargestellt, was durch einen Pfeil A in 1B angedeutet ist, ist der Zylinderblock 40, wenn er von der Seite des Anschlussblocks 12 aus betrachtet wird, eingerichtet, um sich im Uhrzeigersinn (Bezugszeichen B in 2B) um eine Drehachse 20C der Eingabe-/Ausgabewelle 20 zu drehen.
Im Zylinderblock 40 ist eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 42 am Umfang um die Drehachse 20C der Eingabe-/Ausgabewelle 20 gebildet. Die Zylinderbohrungen 42 sind zylindrische Hohlräume, die so gebildet sind, dass sie parallel zur Drehachse 20C der Eingabe-/Ausgabewelle 20 verlaufen, und die in gleichen Abständen entlang der Umfangsrichtung angeordnet sind. Wie in 2A dargestellt, sind in der vorliegenden ersten Ausführungsform neun Zylinderbohrungen 42 im Zylinderblock 40 vorgesehen. Jede der Zylinderbohrungen 42 öffnet sich zu einer der Taumelscheibe 30 zugewandten Endfläche hin, während ein Ende in der Nähe des Anschlussblocks 12 im Inneren des Zylinderblocks 40 endet und über einen Verbindungsanschluss 43 mit verringerter Querschnittsfläche zu einer Endfläche 40a des Zylinderblocks 40 hin öffnet.
Wie in 1A und 1B dargestellt, ist in jeder der Zylinderbohrungen 42 des Zylinderblocks 40 ein Kolben 44 angeordnet. Der Kolben 44 weist eine säulenartige Form mit kreisförmigem Querschnitt auf und ist in einem Zustand, in dem er entlang der Achse beweglich ist, in der Zylinderbohrung 42 eingepasst. An einem der Taumelscheibe 30 zugewandten Ende jedes Kolbens 44 ist ein Kolbenschuh 45 vorgesehen. Der Kolbenschuh 45 ist so eingerichtet, dass er in Bezug auf den Kolben 44 kippbar ist und in Bezug auf die Gleitfläche 31 der Taumelscheibe 30 gleiten kann. In der vorliegenden ersten Ausführungsform ist ein Beispiel dargestellt, bei dem der Kolbenschuh 45 einen kugelförmigen Abschnitt 45a und einen Gleitabschnitt 45b aufweist und an einem Spitzenabschnitt jedes Kolbens 44 über den kugelförmigen Abschnitt 45a kippbar gestützt ist. Als Konfiguration zur kippbaren Abstützung des Kolbenschuhs 45 in Bezug auf den Kolben 44 kann der kugelförmige Abschnitt an einem Ende des Kolbens 44 vorgesehen sein.
Jeder der Kolbenschuhe 45 wird über eine Druckplatte 46 gegen die Gleitfläche 31 der Taumelscheibe 30 gedrückt. Die Druckplatte 46 ist ein flaches, plattenförmiges Element, das im Wesentlichen den gleichen Außendurchmesser wie der Zylinderblock 40 aufweist, ein Druckloch 46a im mittleren Bereich und ein Montageloch 46b in einem Abschnitt aufweist, der jedem Kolben 44 entspricht. Das Montageloch 46b ist eine Öffnung mit einem Innendurchmesser, durch die der kugelförmige Abschnitt 45a eingeführt werden kann und der Gleitabschnitt 45b nicht eingeführt werden kann. Die Druckplatte 46 ist in einem Zustand, in dem die Eingabe-/Ausgabewelle 20 das Druckloch 46a durchdringt und die Kolbenschuhe 45 in die jeweiligen Montagelöcher 46b eingesetzt sind, zwischen dem Zylinderblock 40 und der Taumelscheibe 30 angeordnet.
Das in der Druckplatte 46 gebildete Druckloch 46a weist eine Innenumfangsfläche auf, die eine Kugelform aufweist, und enthält darin eine Halterführung 47. Die Halterführung 47 ist halbkugelförmig mit einem Außendurchmesser gebildet, der in das Druckloch 46a der Druckplatte 46 passt, und ist in einem Zustand, in dem die Ausgabewelle 20 deren mittleren Abschnitt durchdringt und der kugelförmige Teil mit dem Druckloch 46a der Druckplatte 46 in Kontakt steht, zwischen der Druckplatte 46 und dem Zylinderblock 40 angeordnet. Die Halterführung 47 und die Außenumfangsfläche der Ausgabewelle 20 sind durch eine Keilnut verbunden, so dass sich die Halterführung 47 einstückig mit der Ausgabewelle 20 dreht und entlang der Drehachse 20C der Ausgabewelle 20 beweglich ist. Eine Druckkraft einer Druckfeder 48, die im mittleren Abschnitt des Zylinderblocks 40 eingebaut ist, wird über eine Übertragungsstange 49 ständig auf die Halterführung 47 ausgeübt. Die auf die Halterführung 47 ausgeübte Druckkraft der Druckfeder 48 wird über die Druckplatte 46 auf den Kolbenschuh 45 ausgeübt und bewirkt, dass jeder der Gleitabschnitte 45b der Kolbenschuhe 45 ständig mit der Gleitfläche 31 der Taumelscheibe 30 in Kontakt gebracht wird.
Andererseits ist in dem Anschlussblock 12 eine Ventilplatte 50 an einem Abschnitt vorgesehen, der den Verbindungsanschlüssen 43 des Zylinderblocks 40 gegenüberliegt. Wie in 2B dargestellt, ist die Ventilplatte 50 ein kreisförmiges plattenförmiges Element mit einem Ansauganschluss 51 (niederdruckseitiger Anschluss) und einem Auslassanschluss (hochdruckseitiger Anschluss) 52. Die Ventilplatte 50 liegt in einem Zustand, in dem die Verbindungsanschlüsse 43 des Zylinderblocks 40 abwechselnd mit dem Ansauganschluss 51 und dem Auslassanschluss 52 verbunden werden können, gleitend mit der Endfläche 40a des Zylinderblocks 40 in Kontakt. Das heißt, der Ansauganschluss 51 und der Auslassanschluss 52 sind Durchgangslöcher, die auf dem gleichen Umfang um die Drehachse 20C der Eingabe-/Ausgabewelle 20 vorgesehen sind und jeweils eine Bogenform aufweisen. Im vorstehenden Beispiel ist der Ansauganschluss 51 so vorgesehen, dass die Vielzahl der Verbindungsanschlüsse 43 gleichzeitig mit einem niederdruckseitigen Bereich 50A in Verbindung steht, in dem sich die Kolben 44 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt in der Ventilplatte 50 bewegen. In einem hochdruckseitigen Bereich 50B, in dem sich die Kolben 44 vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt bewegen, ist der Auslassanschluss 52 so vorgesehen, dass die Vielzahl der Verbindungsanschlüsse 43 gleichzeitig in Verbindung steht. Zwischen dem Ansauganschluss 51 und dem Auslassanschluss 52 sind Verschlussbereiche 50C zum Verschließen der Verbindungsanschlüsse 43 der Zylinderbohrungen 42, in denen sich die Kolben 44 im oberen Totpunkt und im unteren Totpunkt befinden, befestigt. Wie in 1B dargestellt, steht der Ansauganschluss 51 mit einem im Anschlussblock 12 gebildeten Ansaugkanal 12a in Verbindung und ist über den Ansaugkanal 12a mit einem Öltank T verbunden. Der Auslassanschluss 52 ist mit einem im Anschlussblock 12 gebildeten Auslasskanal 12b verbunden. Die Bezugsnummer 53 in 2B bezeichnet eine Kerbe, die an einem unteren Totpunkt des Auslassanschlusses 52 vorgesehen ist. Der Einfachheit halber ist in den Zeichnungen ein Punkt an einem Kontaktteil zwischen dem Zylinderblock 40 und der Ventilplatte 50 vorgesehen.
Ferner ist die Ventilplatte 50 mit einer ringförmigen Ölnut (erste Ölnut) 54 und einer Vielzahl von radialen Ölnuten (zweite Ölnuten) 55 versehen. Die ringförmige Ölnut 54 ist eine endlose ringförmige Aussparung, die in einem Außenumfangsabschnitt in Bezug auf den Ansauganschluss 51 und den Auslassanschluss 52 vorgesehen ist. Die ringförmige Ölnut 54 weist beispielsweise einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt mit konstantem Radius auf und ist nur an einer der Endfläche 40a des Zylinderblocks 40 zugewandten Fläche offen. Die radialen Ölnuten 55 sind lineare Aussparungen, die sich von der ringförmigen Ölnut 54 zu dem Außenumfang hin erstrecken und in gleichen Abstandspositionen entlang der Umfangsrichtung gebildet sind. Die radialen Ölnuten 55 weisen beispielsweise einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt mit konstantem Radius auf, sind an einer der Endfläche 40a des Zylinderblocks 40 zugewandten Fläche offen und weisen an der Außenumfangsfläche der Ventilplatte 50 offene Außenumfangsseitenenden auf. In der vorliegenden ersten Ausführungsform sind die sechs radialen Ölnuten 55 radial entlang einer radialen Richtung r um die Drehachse 20C in Außenumfangsseitenabschnitten in Bezug auf die ringförmige Ölnut 54 gebildet. Insbesondere sind im dargestellten Beispiel drei radiale Ölnuten 55 symmetrisch zueinander in jedem von dem hochdruckseitigen Bereich 50B und dem niederdruckseitigen Bereich 50A vorgesehen. Die äußersten Umfangsabschnitte der radialen Ölnuten 55 stehen durch eine Außenumfangsnut 56, die sich in Umfangsrichtung erstreckt, miteinander in Verbindung.
Darüber hinaus sind in der Ventilplatte 50, wie in den 2B, 3A und 3B dargestellt, Kissenölnuten 58 (Englisch: pad oil grooves) in einem Kissenbereich 57 (Englisch: pad region) vorgesehen, der zwischen den radialen Ölnuten 55 in einem Außenumfangsabschnitt in Bezug auf die ringförmige Ölnut 54 gebildet ist. Die Kissenölnuten 58 sind lineare Aussparungen, deren ein Ende mit der ringförmigen Ölnut 54 in Verbindung steht und deren anderes Ende geschlossen ist, und eine Vielzahl von Kissenölnuten 58 ist nur in zwei Kissenbereichen 57 gebildet, die sich am Außenumfang des Auslassanschlusses 52 befinden. Die Kissenölnuten 58 weisen beispielsweise einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt mit einem konstanten Radius auf, sind an einer der Endfläche 40a des Zylinderblocks 40 zugewandten Oberfläche geöffnet, weisen eine geringere Breite als die radialen Ölnuten 55 auf und sind zwischen der ringförmigen Ölnut 54 und einem Abschnitt vorgesehen, der ca. 1/2 der Abmessung entlang der radialen Richtung des Kissenbereichs 57 beträgt. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, ist die Vielzahl der Kissenölnuten 58 in ungleichen Abständen angeordnet, so dass ein gegenseitiger Abstand im Falle einer relativen Drehung in Bezug auf den Zylinderblock 40 zur stromabwärtigen Seite hin allmählich abnimmt. Insbesondere im Beispiel von 3A ist die Kissenölnut 58 an insgesamt fünf Positionen angeordnet: α1 = ca. 18,1°, α2 = ca. 30,1°, α3 = ca. 39,6°, α4 = ca. 46,8° und α5 = ca. 51,6° von der radialen Ölnut 55, die sich auf der stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung in Bezug auf den Kissenbereich 57 befindet. Somit ist im Falle der relativen Drehung des Zylinderblocks 40 das Verhältnis der Öffnungsfläche der Kissenölnut 58 zur Endfläche 40a des Zylinderblocks 40 im Abschnitt an der stromabwärtigen Seite größer als im Abschnitt an der stromaufwärtigen Seite.
Darüber hinaus ist jede der Kissenölnuten 58 in Bezug auf die radiale Richtung r um die Drehachse 20C geneigt. Im dargestellten Beispiel sind die Kissenölnuten 58 so geneigt, dass sie sich auf der stromaufwärtigen Seite der Drehung allmählich zum Außenumfang hin befinden. Die Neigungswinkel β der Kissenölnuten 58 sind gleich und werden auf ca. 30° in Bezug auf die radiale Richtung r um die Drehachse 20C eingestellt. Wie aus 3B ersichtlich ist, ist in der Kissenölnut 58, die in Bezug auf die radiale Richtung r geneigt ist, die Länge einer Seite 58a, die eine Außenumfangsseite der Drehung ist, größer als die Länge einer Seite 58b, die eine Innenumfangsseite nahe der ringförmigen Ölnut 54 ist.
In der Hydraulikpumpe, die, wie vorstehend beschrieben und wie in den 1A bis 3B dargestellt, eingerichtet ist, dreht sich der Zylinderblock 40 einstückig mit der Eingabe-/Ausgabewelle 20, wenn die Eingabe-/Ausgabewelle 20 in Bezug auf das Gehäuse 10 gedreht wird, und der Kolben 44, der mit der Gleitfläche 31 der Taumelscheibe 30 über den Kolbenschuh 45 in Kontakt ist, bewegt sich in einem Hub in Bezug auf die Zylinderbohrung 42. Somit bewegt sich der Kolben 44 im niederdruckseitigen Bereich 50A in einem Hub so, dass er aus der Zylinderbohrung 42 des Zylinderblocks 40 herausragt (bewegt sich in 1A zur linken Seite), und das Öl im Öltank T wird über den Ansaugkanal 12a und den Ansauganschluss 51 der Ventilplatte 50 in die Zylinderbohrung 42 gesaugt. Andererseits bewegt sich der Kolben 44 im hochdruckseitigen Bereich 50B in einem Hub, um in die Zylinderbohrung 42 des Zylinderblocks 40 einzutreten (bewegt sich in 1A zur rechten Seite), und das Öl in der Zylinderbohrung 42 wird über den Auslassanschluss 52 der Ventilplatte 50 und den Auslasskanal 12b zu einer hydraulischen Vorrichtung wie einem Hydraulikzylinder abgeleitet. Wenn der Servovorrichtung 33 Hydraulikdruck, wie z. B. Vorsteuerdruck oder Auslassdruck von dem Auslassanschluss 52, zugeführt wird und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 30 entsprechend geändert wird, ändert sich der Hubweg des Kolbens 44 infolge der Drehung des Zylinderblocks 40, und die Strömungsrate des durch den Auslasskanal 12b abgeleiteten Öls wird geändert.
Zwischen dem Zylinderblock 40 und der Ventilplatte 50 steht die Endfläche 40a des Zylinderblocks 40 mit der Ventilplatte 50 in Kontakt, wobei die ringförmige Ölnut 54 einen endlosen ringförmigen Ölkanal 54A in Bezug auf den Zylinderblock 40 bildet. In ähnlicher Weise wird zwischen dem Zylinderblock 40 und der Ventilplatte 50 eine Vielzahl von radialen Ölkanälen 55A, die sich von dem endlosen ringförmigen Ölkanal 54A zu der Gehäusekammer 13 öffnen, durch die radialen Ölnuten 55 in Bezug auf den Zylinderblock 40 gebildet. Daher schmiert das aus den Verbindungsanschlüssen 43 austretende Öl zwischen dem Zylinderblock 40 und der Ventilplatte 50, während die Endfläche 40a des Zylinderblocks 40 und die Ventilplatte 50 relativ gleiten, und wird dann über den endlosen ringförmigen Ölkanal 54A und die radialen Ölkanäle 55A in die Gehäusekammer 13 abgeleitet. Außerdem gelangt ein Teil des Öls, das durch die radialen Ölkanäle 55A fließt, infolge der Drehung des Zylinderblocks 40 in den Kissenbereich 57 und schmiert zwischen dem Zylinderblock 40 und der Ventilplatte 50. Daher kann ein ausreichender Ölfilm sichergestellt werden, selbst wenn der Druck und die Geschwindigkeit in einem Innenumfangsseitenabschnitt in Bezug auf den endlosen ringförmigen Ölkanal 54A und einen Abschnitt in der Nähe des radialen Ölkanals 55A auf der stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung im Kissenbereich 57 erhöht werden. Somit besteht keine Möglichkeit, dass durch Ölmangel verursachte Probleme wie Festfressen und Abrieb auftreten.
Andererseits erreicht das Öl aus den radialen Ölkanälen 55A kaum den Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung im Kissenbereich 57.
Insbesondere im Außenumfangsabschnitt des Auslassanschlusses 52 auf der Hochdruckseite besteht Anlass zur Sorge, dass es schwierig ist, den Ölfilm nur durch das Öl, das durch die radialen Ölkanäle 55A fließt, ausreichend sicherzustellen. In der vorstehend beschriebenen Hydraulikpumpe sind jedoch die Kissenölnuten 58 in einem Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung im Kissenbereich 57 vorgesehen. Wenn der Zylinderblock 40 mit der Ventilplatte 50 in Kontakt steht, bilden die Kissenölnuten 58 Kissenölkanäle 58A, die den endlosen ringförmigen Ölkanal 54A mit dem Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung im Kissenbereich 57 verbinden. Somit wird das Öl im endlosen ringförmigen Ölkanal 54A dem Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung im Kissenbereich 57 durch die Kissenölkanäle 58A zugeführt. Daher besteht selbst bei erhöhtem Druck und erhöhter Drehzahl der Hydraulikpumpe keine Möglichkeit, einen Ölmangel in dem Bereich zu verursachen, in dem die Endfläche 40a des Zylinderblocks 40 und die Ventilplatte 50 relativ zueinander gleiten, und es besteht kein Anlass zur Sorge, dass Probleme wie Festfressen und Abrieb auftreten. Darüber hinaus sind hinsichtlich des Kissenbereichs 57, mit dem der Außenumfangsabschnitt des Zylinderblocks 40 in Kontakt steht, die Ölnuten 58 nur am Außenumfangsabschnitt des Auslassanschlusses 52 auf der Hochdruckseite gebildet. Darüber hinaus sind die Kissenölnuten 58 so vorgesehen, dass das Verhältnis der Öffnungsfläche zur Endfläche 40a des Zylinderblocks 40 auf der stromabwärtigen Seite größer als auf der stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung ist. Aus diesem Grund kann ein Kontaktteil mit dem Zylinderblock 40 in dem Kissenbereich 57 befestigt werden, der nicht der Außenumfangsabschnitt des Auslassanschlusses 52 und der Abschnitt auf der stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung in dem Kissenbereich 57 ist, der sich auf dem Außenumfang des Auslassanschlusses 52 befindet. Infolgedessen gibt es keinen Anlass zur Sorge, dass die Drehung des Zylinderblocks 40 aufgrund der Vorsehung der Kissenölnuten 58 instabil wird, und ein hoher Druck und eine hohe Geschwindigkeit der Hydraulikpumpe können realisiert werden.
Man beachte, dass in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform das Beispiel, in dem der Neigungswinkel der Taumelscheibe 30 verändert werden kann, dargestellt ist, aber es ist nicht immer notwendig, den Neigungswinkel der Taumelscheibe 30 verändern zu können. Auch wenn der Zylinderblock 40 im Beispiel mit neun Zylinderbohrungen 42 versehen ist, ist die Anzahl der Zylinderbohrungen 42 nicht darauf beschränkt. Darüber hinaus ist ein Beispiel dargestellt, bei dem sechs radiale Ölnuten 55 linear vorgesehen sind, aber die Form und Anzahl der radialen Ölnuten 55 sind nicht auf die der ersten Ausführungsform beschränkt.
Ferner sind in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform die Kissenölnuten 58 auch in einem Abschnitt auf der stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung in Bezug auf eine Zwischenposition in der Umfangsrichtung im Kissenbereich 57 vorgesehen, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Es ist ausreichend, dass die Kissenölnuten 58 nur in einem Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung in Bezug auf die Zwischenposition in Umfangsrichtung im Kissenbereich 57 vorgesehen sind.
Darüber hinaus sind in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform die Kissenölnuten 58 in Bezug auf die radiale Richtung r um die Drehachse 20C so geneigt, dass sie sich auf der stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung allmählich zu dem Außenumfang hin befinden. Somit wird die Länge einer Seite 58a auf der Außenumfangsseite der Drehung in der Kissenölnut 58 größer als die Länge einer Seite 58b auf der Innenumfangsseite. Daher kann selbst in einer Situation, in der sich der Zylinderblock 40 mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit, wie z. B. 1000 U/min, dreht, die Ölmenge, die dem Kissenbereich 57 zugeführt wird, von dem Abschnitt der Seite 58a auf der Außenumfangsseite in dem Kissenölkanal 58A gesichert werden, was in Bezug auf die Schmierfähigkeit vorteilhaft ist. Die Erstreckungsrichtung der Kissenölnuten 58 ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Kissenölnuten 58 können entlang der radialen Richtung r um die Drehachse 20C vorgesehen werden. Wenn die Kissenölnuten 58 in Bezug auf die radiale Richtung r um die Drehachse 20C geneigt sind, können sie wie in einer ersten Modifikation, die in den 4 und 5 dargestellt ist, und einer zweiten Modifikation, die in den 6 und 7 dargestellt ist, eingerichtet werden.
Das heißt, in einer Ventilplatte 501 der ersten Modifikation, die in den 4 und 5 dargestellt ist, sind die Kissenölnuten 581 so geneigt, dass sie stromabwärts der relativen Drehung allmählich zu dem Außenumfang hin verlaufen. Die Neigungswinkel β1 der Kissenölnuten 581 in Bezug auf die radiale Richtung r um die Drehachse 20C betragen ca. 30° in der Richtung, die derjenigen der ersten Ausführungsform entgegengesetzt ist. Der Abstand, in dem die Kissenölnuten 581 gebildet sind, ist ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Nach der ersten Modifikation sind die Kissenölnuten 581 in Bezug auf die radiale Richtung r um die Drehachse 20C geneigt, so dass sie sich auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung allmählich zu dem Außenumfang hin befinden. Aus diesem Grund befindet sich eine Seite der Kissenölnut 581 auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung auf der Innenumfangsseite. Da das von den Kissenölkanälen 58A zur Innenumfangsseite des Kissenbereichs 57 zugeführte Öl den Außenumfang erreicht, während es herumfließt, wird der Weg des Öls durch den Kissenbereich 57 lang. Somit kann selbst in einer Situation, in der der Zylinderblock 40 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit von mehr als 2300 U/min dreht, die dem Kissenbereich 57 zugeführte Ölmenge von den Kissenölkanälen 58A sichergestellt werden, was hinsichtlich der Schmierfähigkeit vorteilhaft ist. Man beachte, dass in der ersten Modifikation die gleichen Konfigurationen wie in der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Ferner ist wie bei der ersten Ausführungsform an einem Kontaktteil der Ventilplatte 501 mit dem Zylinderblock 40 ein Punkt vorgesehen.
In einer Ventilplatte 502 der zweiten Modifikation, die in den 6 und 7 dargestellt ist, sind abwechselnd eine Kissenölnut 58 auf der stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung allmählich zum Außenumfang hin und eine Kissenölnut 581 auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung allmählich zum Außenumfang hin vorgesehen. Nach der zweiten Modifikation kann die Schmierfähigkeit sowohl bei der Drehung mit relativ niedriger Geschwindigkeit, die bei der ersten Ausführungsform vorteilhaft ist, als auch bei der Drehung mit relativ hoher Geschwindigkeit, die bei der ersten Modifikation vorteilhaft ist, verbessert werden. Man beachte, dass in der zweiten Modifikation dieselben Konfigurationen wie in der ersten Ausführungsform und der ersten Modifikation mit denselben Bezugsziffern bezeichnet werden. Ferner ist, wie bei der ersten Ausführungsform, an einem Kontaktteil der Ventilplatte 502 mit dem Zylinderblock 40 ein Punkt vorgesehen.
8 veranschaulicht eine Beziehung zwischen den Neigungswinkeln der Kissenölnuten 58 und 581 in Bezug auf einen Drehratenbereich des Zylinderblocks 40 und einer Ölmenge im Kissenbereich 57. Der Neigungswinkel beträgt 0° in radialer Richtung um die Drehachse 20C. Wenn wie in der ersten Ausführungsform das Außenumfangsseitenende zur stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung geneigt ist, wird es als „-“ angegeben, und wenn wie in der ersten Modifikation das Außenumfangsseitenende zur stromabwärtigen Seite der relativen Drehung geneigt ist, wird es als „+“ angegeben. Wie durch eine Zweipunkt-Kettenlinie in 8 angedeutet, sind die Kissenölnuten 58 und 581 vorzugsweise in Bezug auf die radiale Richtung r um die Drehachse 20C in einem Winkel geneigt, der den Bereich von +5° bis -10° ausschließt, wenn sich der Zylinderblock 40 mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit von ca. 1000 U/min dreht. Andererseits sind, wie durch eine durchgezogene Linie oder eine Ein-Punkt-Kettenlinie in 8 angedeutet, wenn der Zylinderblock 40 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit von ca. 2300 U/min (durchgezogene Linie), 5400 U/min (Ein-Punkt-Kettenlinie) oder dergleichen dreht, die Kissenölnuten 58 und 581 vorzugsweise in Bezug auf die radiale Richtung r um die Drehachse 20C in einem Winkel geneigt, der den Bereich von +5° bis -25° ausschließt. Das heißt, wie durch die Pfeile X und Y in 8 angedeutet, verschiebt sich mit zunehmender Drehgeschwindigkeit des Zylinderblocks 40 die Position, an der die Ölmenge im Kissenbereich 57 minimiert ist, tendenziell zur „-“-Seite des Neigungswinkels. Daher ist es als Bedingung für die Neigung der Kissenölnuten 58 und 581 ohne gegenseitige Beeinflussung in einem Fall, in dem sich der Zylinderblock 40 mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit dreht, vorzuziehen, in einem Bereich auf der linken Seite von -10° in 8 zu liegen. Wenn sich der Zylinderblock 40 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit dreht, ist es ferner vorteilhaft, den Neigungswinkel der Kissenölnuten 58 und 581 so einzustellen, dass er in einem Bereich auf der rechten Seite von +5° in 8 liegt.
Ferner ist in jeder von der ersten Ausführungsform, der ersten Modifikation und der zweiten Modifikation, die vorstehend beschrieben sind, das Außenumfangsseitenende der Kissenölnuten 58 und 581 geschlossen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und es kann wie in einer dritten Modifikation, die in den 9 und 10 dargestellt ist, oder einer vierten Modifikation, die in den 11 und 12 dargestellt ist, eingerichtet werden.
Das heißt, in einer Ventilplatte 503 der dritten Modifikation, die in den 9 und 10 dargestellt ist, ist ein Außenumfangsseitenende der Kissenölnuten 582 zur Außenumfangsfläche der Ventilplatte 503 geöffnet, ähnlich wie die radialen Ölnuten 55. Die Neigungswinkel β2 der Kissenölnuten 582 in Bezug auf die radiale Richtung r um die Drehachse 20C betragen ca. +30°. Der Abstand, in dem die Kissenölnuten 582 gebildet sind, ist ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Da nach der dritten Modifikation das Außenumfangsseitenende der Kissenölnuten 582 geöffnet ist, wird die Zufuhr des Öls von der ringförmigen Ölnut 54 zu den Kissenölnuten 582 sogar unter der Bedingung einer Drehung mit relativ niedriger Geschwindigkeit gefördert, was im Hinblick auf die Schmierfähigkeit vorteilhaft ist. Man beachte, dass in der dritten Modifikation die gleichen Konfigurationen wie in der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Ferner ist wie bei der ersten Ausführungsform an einem Kontaktteil der Ventilplatte 503 mit dem Zylinderblock 40 ein Punkt vorgesehen.
Bei einer Ventilplatte 504 der vierten Modifikation, die in den 11 und 12 dargestellt ist, ist ein Außenumfangsseitenende der Kissenölnuten 583 zur Außenumfangsfläche der Ventilplatte 50 geöffnet, und die Kissenölnuten 583 sind in der Mitte gebogen. Der Neigungswinkel der Kissenölnuten 583 in Bezug auf die radiale Richtung r um die Drehachse 20C beträgt β3 = ca. +30° am Innenumfangsseitenabschnitt. Die Biegewinkel betragen β4 = ca. 60° zwischen dem Innenumfangsseitenabschnitt und dem Außenumfangsseitenabschnitt. Die gebogene Position der Kissenölnuten 583 weist im Wesentlichen den gleichen Abstand von der Drehachse 20C auf. Der Abstand, in dem die Kissenölnuten 583 gebildet sind, ist ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Nach der vierten Modifikation wird, da das Außenumfangsseitenende der Kissenölnuten 583 geöffnet ist, die Zufuhr des Öls von der ringförmigen Ölnut 54 zu den Kissenölnuten 583 sogar unter der Bedingung einer Drehung mit relativ niedriger Geschwindigkeit gefördert, was im Hinblick auf die Schmierfähigkeit vorteilhaft ist. Da der Neigungswinkel der Kissenölnuten 583 in der Mitte relativ zur radialen Richtung r um die Drehachse 20C umgekehrt ist, kann die Schmierfähigkeit sowohl beim Antrieb mit relativ niedriger Drehzahl als auch beim Antrieb mit relativ hoher Drehzahl verbessert werden. Man beachte, dass in der vierten Modifikation die gleichen Konfigurationen wie in der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet werden. Ferner ist wie bei der ersten Ausführungsform an einem Kontaktteil der Ventilplatte 504 mit dem Zylinderblock 40 ein Punkt vorgesehen.
(Zweite Ausführungsform)
13A, 13B und 14 zeigen einen Zylinderblock 401 und eine Ventilplatte 505, die an einer Hydraulikpumpe/einem Hydraulikmotor der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt sind. Wie bei der ersten Ausführungsform sind der Zylinderblock 401 und die Ventilplatte 505 hier auf einen axialen Typ angewandt, der als Hydraulikpumpe arbeitet, wenn Leistung von außen zugeführt wird. Der Zylinderblock 401 und die Ventilplatte 505 der zweiten Ausführungsform unterscheiden sich von denen der ersten Ausführungsform dadurch, dass eine ringförmige Ölnut (erste Ölnut) 411, radiale Ölnuten (zweite Ölnuten) 412 und Kissenölnuten 413 im Zylinderblock 401 gebildet sind. Im Folgenden werden Teile, die sich von denen der ersten Ausführungsform unterscheiden, beschrieben, und gemeinsame Konfigurationen werden mit denselben Bezugsnummern versehen, so dass auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet werden kann. In den Zeichnungen ist der Einfachheit halber an einem Kontaktteil zwischen dem Zylinderblock 401 und der Ventilplatte 505 ein Punkt vorgesehen.
Wie in 13B dargestellt, ist die Ventilplatte 505 in der zweiten Ausführungsform mit einem Ansauganschluss 51, einem Auslassanschluss 52 und einer Kerbe 53 versehen, und eine Außenumfangsnut 56 ist in dem äußersten Umfangsabschnitt vorgesehen.
Andererseits ist der Zylinderblock 401, wie in 13A dargestellt, mit der ringförmigen Ölnut 411 und der Vielzahl von radialen Ölnuten 412 versehen. Die ringförmige Ölnut 411 ist eine endlose ringförmige Aussparung, die in einem Außenumfangsabschnitt in Bezug auf die Verbindungsanschlüsse 43 der Zylinderbohrungen 42 vorgesehen ist. Die ringförmige Ölnut 411 weist beispielsweise einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt mit konstantem Radius auf und ist nur an einer Fläche offen, die einer Endfläche 505a der Ventilplatte 505 gegenüberliegt. Die radialen Ölnuten 412 sind lineare Aussparungen, die sich von der ringförmigen Ölnut 411 zu dem Außenumfang hin erstrecken und in gleichen Abständen entlang der Umfangsrichtung gebildet sind. Die radialen Ölnuten 412 weisen beispielsweise einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt mit konstantem Radius auf, sind an einer der Endfläche 505a der Ventilplatte 505 zugewandten Fläche offen und weisen an der Außenumfangsfläche des Zylinderblocks 401 offene Außenumfangsseitenenden auf. In der vorliegenden zweiten Ausführungsform sind die sechs radialen Ölnuten 412 radial entlang der radialen Richtung r um die Drehachse 20C in einem Außenumfangsseitenabschnitt in Bezug auf die ringförmige Ölnut 411 gebildet.
Ferner sind im Zylinderblock 401 die Kissenölnuten 413 in einem Kissenbereich 414 vorgesehen, der zwischen den radialen Ölnuten 412 in einem Außenumfangsabschnitt in Bezug auf die ringförmige Ölnut 411 gebildet ist. Die Kissenölnuten 413 sind lineare Aussparungen, deren ein Ende mit der ringförmigen Ölnut 411 in Verbindung steht und deren anderes Ende geschlossen ist, und in jedem der sechs Kissenbereiche 414 ist eine Vielzahl von Kissenölnuten 413 gebildet. Die Kissenölnuten 413 weisen beispielsweise einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt mit einem konstanten Radius auf und sind an einer der Endfläche 505a der Ventilplatte 505 zugewandten Oberfläche offen. Die Breite der Kissenölnut 413 ist kleiner als die der radialen Ölnut 412. Die Länge der Kissenölnut 413 befindet sich zwischen der ringförmigen Ölnut 411 und einem Abschnitt, der ca. 1/2 der Abmessung entlang der radialen Richtung des Kissenbereichs 414 beträgt. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, ist die Vielzahl der Kissenölnuten 413 in ungleichen Abständen angeordnet, so dass ein gegenseitiger Abstand im Falle der Drehung des Zylinderblocks 401 zur stromabwärtigen Seite hin allmählich abnimmt. Insbesondere im Beispiel von 13A ist die Kissenölnut 413 an insgesamt fünf Positionen von α1 = ca. 18,1°, α2 = ca. 30,1°, α3 = ca. 39,6°, α4 = ca. 46,8° und α5 = ca. 51,6° von der radialen Ölnut 412 angeordnet, die sich auf der stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung mit der Ventilplatte 505 in Bezug auf den Kissenbereich 414 befindet. Somit ist das Verhältnis der Öffnungsfläche der Kissenölnut 413 zur Endfläche 505a der Ventilplatte 505 im stromabwärtigen Abschnitt größer als im stromaufwärtigen Abschnitt im Falle der Drehung des Zylinderblocks 401.
Darüber hinaus ist jede der Kissenölnuten 413 in Bezug auf die radiale Richtung r um die Drehachse 20C geneigt. Im dargestellten Beispiel sind die Kissenölnuten 413 so geneigt, dass sie sich auf der stromabwärtigen Seite der Drehung allmählich zum Außenumfang hin befinden. Die Neigungswinkel β6 der Kissenölnuten 413 sind untereinander gleich und betragen ca. 30° in Bezug auf die radiale Richtung r um die Drehachse 20C.
In der Hydraulikpumpe, die, wie vorstehend beschrieben, eingerichtet ist, steht die Endfläche des Zylinderblocks 401 mit der Ventilplatte 505 in Kontakt, so dass die ringförmige Ölnut 411 einen endlosen ringförmigen Ölkanal 411A in Bezug auf die Ventilplatte 505 bildet. In ähnlicher Weise wird eine Vielzahl von radialen Ölkanälen 412A, die sich von dem endlosen ringförmigen Ölkanal 411A zu der Gehäusekammer 13 öffnen, in Bezug auf die Ventilplatte 505 durch die radialen Ölnuten 412 gebildet. Daher schmiert das aus den Verbindungsanschlüssen 43 austretende Öl zwischen dem Zylinderblock 401 und der Ventilplatte 505, während sich der Zylinderblock 401 dreht, und wird dann über den endlosen ringförmigen Ölkanal 411A und die radialen Ölkanäle 412A in die Gehäusekammer 13 abgeleitet. Außerdem gelangt ein Teil des Öls, das durch die radialen Ölkanäle 412A fließt, infolge der Drehung des Zylinderblocks 401 in den Kissenbereich 414 und schmiert zwischen dem Zylinderblock 401 und der Ventilplatte 505. Daher kann ein ausreichender Ölfilm in einem Innenumfangsseitenabschnitt in Bezug auf den endlosen ringförmigen Ölkanal 411A und einem Abschnitt nahe den radialen Ölkanälen 412A auf der stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung im Kissenbereich 414 sichergestellt werden, und es besteht keine Möglichkeit, dass Probleme wie Festfressen und Abrieb aufgrund von Ölmangel auftreten.
Andererseits erreicht das Öl aus den radialen Ölkanälen 412A kaum den Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung im Kissenbereich 414, und es ist schwierig, den Ölfilm nur durch das durch die radialen Ölkanäle 412A fließende Öl ausreichend sicherzustellen. In der vorstehend beschriebenen Hydraulikpumpe sind jedoch die Kissenölnuten 413 in einem Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung im Kissenbereich 414 vorgesehen. Wenn der Zylinderblock 401 mit der Ventilplatte 505 in Kontakt steht, bilden die Kissenölnuten 413 Kissenölkanäle 413A, die den endlosen ringförmigen Ölkanal 411A mit dem Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung im Kissenbereich 414 verbinden. Somit wird das Öl in dem endlosen ringförmigen Ölkanal 411A dem Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung in dem Kissenbereich 414 durch die Kissenölkanäle 413A zugeführt. Daher besteht selbst bei erhöhtem Druck und erhöhter Drehzahl der Hydraulikpumpe keine Möglichkeit, einen Ölmangel zu verursachen, und es besteht kein Anlass zur Sorge, dass Probleme wie Festfressen und Ablagerungen auftreten. Darüber hinaus sind die Kissenölnuten 413 in dem Kissenbereich 414 vorgesehen, der mit dem Außenumfangsabschnitt des Zylinderblocks 401 in Kontakt steht, so dass das Verhältnis der Öffnungsfläche zur Endfläche 505a der Ventilplatte 505 auf der stromabwärtigen Seite größer als auf der stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung ist. Aus diesem Grund ist es möglich, ein Kontaktteil mit der Ventilplatte 505 in einem Abschnitt auf der stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung im Kissenbereich 414 zu befestigen. Infolgedessen gibt es keinen Anlass zur Sorge, dass die Drehung des Zylinderblocks 401 aufgrund der Bereitstellung der Kissenölnuten 413 instabil wird, und ein hoher Druck und eine hohe Geschwindigkeit der Hydraulikpumpe können realisiert werden.
Man beachte, dass in der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform als Beispiel neun Zylinderbohrungen 42 im Zylinderblock 401 und sechs radiale Ölnuten 412 linear vorgesehen sind, aber die Anzahl der Zylinderbohrungen 42 und die Form und Anzahl der radialen Ölnuten 412 sind nicht auf die der zweiten Ausführungsform beschränkt.
Ferner sind in der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform die Kissenölnuten 413 auch in einem Abschnitt auf der stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung in Bezug auf eine Zwischenposition in Umfangsrichtung im Kissenbereich 414 vorgesehen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und es ist ausreichend, dass die Kissenölnuten 413 nur in dem Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung in Bezug auf die Zwischenposition in Umfangsrichtung im Kissenbereich 414 vorgesehen sind.
Ferner sind in der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform die Kissenölnuten 413 in Bezug auf die radiale Richtung r um die Drehachse 20C geneigt, so dass sie sich auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung allmählich zu dem Außenumfang hin befinden. Die Kissenölnuten 413 können jedoch entlang der radialen Richtung r um die Drehachse 20C vorgesehen sein. Ferner können, wie in einem Zylinderblock 402 der fünften Modifikation, die in den 15 und 16 dargestellt ist, die Kissenölnuten 423 in Bezug auf die radiale Richtung r um die Drehachse 20C geneigt sein, so dass sie stromabwärts der relativen Drehung allmählich zum Außenumfang hin liegen. Neigungswinkel β7 der Kissenölnuten 423 in Bezug auf die radiale Richtung r um die Drehachse 20C betragen ca. 30° in der entgegengesetzten Richtung zu derjenigen in der zweiten Ausführungsform. Man beachte, dass in der fünften Modifikation die gleichen Konfigurationen wie in der zweiten Ausführungsform mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Außerdem ist wie bei der zweiten Ausführungsform an einem Kontaktteil des Zylinderblocks 402 mit der Ventilplatte 505 ein Punkt vorgesehen. Darüber hinaus ist es auch möglich, die als zweite bis vierte Modifikation der ersten Ausführungsform beschriebenen Kissennuten in den Zylinderblock einzubringen.
Darüber hinaus sind in der ersten Ausführungsform, der ersten bis vierten Modifikation, der zweiten Ausführungsform und der fünften Modifikation, die vorstehend beschrieben wurden, diejenigen, die als Hydraulikpumpe verwendet werden, beispielhaft dargestellt, aber sie können auch als Hydraulikmotor verwendet werden.
Ferner sind bei jeder von der ersten Ausführungsform, der ersten bis vierten Modifikation, der zweiten Ausführungsform und der fünften Modifikation die ringförmige Ölnut und die radialen Ölnuten in demselben Element vorgesehen. Solange jedoch die radialen Ölnuten und die Kissenölnuten in demselben Element vorgesehen sind, können die ringförmige Ölnut und die radialen Ölnuten in verschiedenen Elementen vorgesehen sein.
Darüber hinaus wird durch das Vorsehen von Kissenölnuten mit der gleichen Abmessung in ungleichen Abständen das Verhältnis der Öffnungsfläche der Kissenölnuten zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung geändert, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Beispielsweise ist es auch möglich, das Verhältnis der Öffnungsfläche der Kissenölnuten zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung zu ändern, indem eine Vielzahl von Kissenölnuten mit unterschiedlichen Öffnungsbreiten und eine Vielzahl von Kissenölnuten mit unterschiedlichen Erstreckungslängen in gleichen Abständen vorgesehen werden. Wenn die Vielzahl von Kissenölnuten in Bezug auf die radiale Richtung um die Drehachse geneigt ist, sind die Kissenölnuten um den gleichen Winkel geneigt, aber die Neigungswinkel der Vielzahl von Kissenölnuten können voneinander verschieden sein.
Bezugszeichenliste

20C: DREHACHSE
40, 401, 402: ZYLINDERBLOCK
40a: ENDFLÄCHE DES ZYLINDERBLOCKS
42: ZYLINDERBOHRUNG
50, 501, 502, 503, 504, 505: VENTILPLATTE
51: SAUGANSCHLUSS
52: AUSLASSANSCHLUSS
54, 411: RINGFÖRMIGE ÖLNUT
55, 412: RADIALE ÖLNUT
57, 414: KISSENBEREICH
58, 413, 423, 581, 582, 583: KISSENÖLNUT
505a: ENDFLÄCHE DER VENTILPLATTE

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010116813 [0003]

Claims

Ventilplatte einer/eines Hydraulikpumpe/Hydraulikmotors, wobei die Ventilplatte einen hochdruckseitigen Anschluss und einen niederdruckseitigen Anschluss auf einem Umfang um eine Drehachse, eine erste Ölnut, die so vorgesehen ist, dass sie in einem Außenumfangsteil in Bezug auf den hochdruckseitigen Anschluss und den niederdruckseitigen Anschluss endlos ist und eine Vielzahl von zweiten Ölnuten, die sich von der ersten Ölnut zu einem Außenumfang hin erstrecken, umfasst, wobei, in einem Zustand des Inkontaktstehens mit einer Endfläche des Zylinderblocks, der hochdruckseitige Anschluss und der niederdruckseitige Anschluss abwechselnd mit einer Zylinderbohrung, die in einem Zylinderblock vorgesehen ist, durch relative Drehung um die Drehachse in Verbindung stehen, wobei eine Vielzahl von Kissenölnuten, die mit der ersten Ölnut in Verbindung stehen und zur Endfläche des Zylinderblocks hin geöffnet sind, in einem Außenumfangsabschnitt des hochdruckseitigen Anschlusses vorgesehen ist, zumindest in einem Abschnitt auf einer stromabwärtigen Seite der relativen Drehung in einem Kissenbereich befindet, der mit der Endfläche des Zylinderblocks zwischen den zweiten Ölnuten in Kontakt steht, und die Vielzahl von Kissenölnuten derart vorgesehen ist, dass ein Verhältnis einer Öffnungsfläche zur Endfläche des Zylinderblocks auf der stromabwärtigen Seite größer als auf einer stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung ist.
Ventilplatte nach Anspruch 1, wobei sich die Kissenölnut linear erstreckt und in Bezug auf eine radiale Richtung um die Drehachse geneigt ist.
Ventilplatte nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl der Kissenölnuten in derselben Richtung in Bezug auf die radiale Richtung geneigt ist.
Ventilplatte nach Anspruch 1, wobei die Kissenölnut nur in einem Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung im Kissenbereich vorgesehen ist.
Ventilplatte nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Kissenölnuten eine gleiche Erstreckungslänge von der ersten Ölnut und eine gleiche Öffnungsbreite in Bezug auf die Endfläche des Zylinderblocks aufweist und in ungleichen Abständen vorgesehen ist, so dass ein gegenseitiger Abstand zur stromabwärtigen Seite der relativen Drehung allmählich abnimmt.
Ventilplatte nach Anspruch 1, wobei die Außenumfangsseitenenden der Vielzahl von Kissenölnuten geschlossen sind.
Zylinderblock einer/eines Hydraulikpumpe/Hydraulikmotors, wobei der Zylinderblock eine Vielzahl von Zylinderbohrungen um eine Drehachse herum, eine erste Ölnut, die so vorgesehen ist, dass sie in einem Außenumfangsteil in Bezug auf die Zylinderbohrungen an einer Endfläche, an der die Vielzahl von Zylinderbohrungen geöffnet ist, endlos ist, und eine Vielzahl von zweiten Ölnuten, die sich von der ersten Ölnut zu einem Außenumfang hin erstrecken, umfasst, wobei die Vielzahl von Zylinderbohrungen abwechselnd mit einem hochdruckseitigen Anschluss und einem niederdruckseitigen Anschluss, die in einer Ventilplatte vorgesehen sind, durch relative Drehung in einem Zustand, in dem die Endfläche in Kontakt mit der Ventilplatte ist, in Verbindung stehen, wobei eine Vielzahl von Kissenölnuten, die mit der ersten Ölnut in Verbindung stehen und sich zur Ventilplatte hin öffnen, zumindest in einem Abschnitt auf einer stromabwärtigen Seite der relativen Drehung in einem Kissenbereich vorgesehen ist, der mit der Ventilplatte zwischen den zweiten Ölnuten in Kontakt steht, und die Vielzahl von Kissenölnuten so vorgesehen ist, dass ein Verhältnis einer Öffnungsfläche in Bezug auf die Ventilplatte auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung größer als auf einer stromaufwärtigen Seite der relativen Drehung ist.
Zylinderblock nach Anspruch 7, wobei sich die Kissenölnut linear erstreckt und in Bezug auf eine radiale Richtung um die Drehachse geneigt ist.
Zylinderblock nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl der Kissenölnuten in die gleiche Richtung in Bezug auf die radiale Richtung geneigt ist.
Zylinderblock nach Anspruch 7, wobei die Kissenölnut nur in einem Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite der relativen Drehung im Kissenbereich vorgesehen ist.
Zylinderblock nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl der Kissenölnuten eine gleiche Erstreckungslänge von der ersten Ölnut und eine gleiche Öffnungsbreite in Bezug auf die Endfläche der Ventilplatte aufweist und in ungleichen Abständen vorgesehen ist, so dass ein gegenseitiger Abstand zur stromabwärtigen Seite der relativen Drehung allmählich abnimmt.
Zylinderblock nach Anspruch 7, wobei die Außenumfangsseitenenden der Vielzahl von Kissenölnuten geschlossen sind.
Hydraulikpumpe/-motor mit der Ventilplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Hydraulikpumpe/-motor mit dem Zylinderblock nach einem der Ansprüche 7 bis 12.