JP2001032767A - Swash plate axial piston type hydraulic device - Google Patents

Swash plate axial piston type hydraulic device

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JP2001032767A
JP2001032767A JP11207100A JP20710099A JP2001032767A JP 2001032767 A JP2001032767 A JP 2001032767A JP 11207100 A JP11207100 A JP 11207100A JP 20710099 A JP20710099 A JP 20710099A JP 2001032767 A JP2001032767 A JP 2001032767A
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JP
Japan
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piston
swash plate
hydraulic
hydraulic device
cylinder block
Prior art date
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Application number
JP11207100A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Onishi
隆 大西
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Eaton Industries Japan Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Eaton Hydraulics Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a swash plate axial piston type hydraulic device having a piston composed so that seizure or abrasion will not occur even in high-speed and high-load application. SOLUTION: A swash plate axial piston type hydraulic motor or pump comprises a cylinder block 16 rotatably provided in a fixed housing with a shaft, a piston 18 inserted in plural bores 28 provided in this cylinder block 16 to be capable of axially reciprocating, and a swash plate 22 slidably engaged with a shoe 20 installed on an outer end part of the piston 18 to decide the stroke of the piston 18. An outer circumferential surface of the piston 18 is protruded in a crown form in a length direction of it. Quantity of the crown form is, favorably, +0.6μ-+3μ.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、斜板式アキシャル
ピストン形の油圧装置である油圧モータ又は油圧ポンプ
の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a hydraulic motor or a hydraulic pump which is a swash plate type axial piston type hydraulic device.

【0002】[0002]

【技術の背景】建設機械や農業機械の小型化及び高性能
化に伴い、コンパクトながら高圧用途又は高速高負荷用
途に利用できる斜板式アキシャルピストン形の油圧モー
タや油圧ポンプが広く用いられている。これら油圧装置
は、所望に応じて作動中に斜板の傾きを変え、それによ
り押し退け容積を変化させることができる可変容量形の
ものである場合があり、斜板が一定傾きの定容量形のも
のもある。本明細書では、本発明を油圧モータに適用し
て例示的に説明するが、油圧モータと油ポンプは本質的
に入力と出力の関係が逆になるだけであって構造自体は
実質的に同一なので、以下の説明は、油圧ポンプにもあ
てはまる。
BACKGROUND ART With the miniaturization and high performance of construction machines and agricultural machines, swash plate type axial piston type hydraulic motors and hydraulic pumps which are compact but can be used for high-pressure applications or high-speed high-load applications are widely used. These hydraulic devices may be of the variable displacement type, in which the inclination of the swash plate can be changed during operation as required, and thereby the displacement volume can be changed. There are also things. In the present specification, the present invention will be described by way of example by applying the present invention to a hydraulic motor. However, the hydraulic motor and the oil pump are essentially the same in structure except that the relationship between input and output is essentially reversed. Therefore, the following description also applies to the hydraulic pump.

【0003】図1は、代表的な斜板式アキシャルピスト
ン形油圧モータの基本的構造を示している。かかる構造
及びその作動原理は、一般に周知なので詳細な説明の必
要性は無いと考えられる。12は、油圧モータ10のハ
ウジング、14は、ハウジングの一端から延びていて、
負荷(図示せず)に連結された回転出力シャフト、16
は、ハウジング内に設けられていて、シャフトと一緒に
回転可能にこれに連結されたシリンダブロック、18
は、シリンダブロックのボア内に軸方向往復動自在に且
つシャフトの周りに等間隔を置いて設けられていて、外
端部にリテーナ付きのスリッパ又はシュー20が取り付
けられた複数のピストン、22は、シャフトの軸線に対
して傾斜した状態でハウジング内に固定的に設けられた
斜板、24は、シリンダブロックのボアに選択的に作動
油を出し入れするよう働く固定バルブプレート、26
は、ハウジングの他端に固着されたエンドカバーであ
る。なお、図示の油圧モータは、斜板22が一定の傾き
に予め設定されている定容量形のものである。
FIG. 1 shows a basic structure of a typical swash plate type axial piston type hydraulic motor. Such a structure and its operating principle are generally well known and need not be described in detail. Reference numeral 12 denotes a housing of the hydraulic motor 10, and 14 extends from one end of the housing.
A rotating output shaft connected to a load (not shown), 16
A cylinder block, mounted in the housing and rotatably connected to the shaft together with the shaft, 18
A plurality of pistons 22 are provided in the bore of the cylinder block so as to be able to reciprocate in the axial direction and at equal intervals around the shaft, and are provided with slippers or shoes 20 with retainers at the outer ends. A swash plate 24 fixedly provided in the housing at an angle with respect to the axis of the shaft; a fixed valve plate 24 serving to selectively supply and remove hydraulic oil to and from the bore of the cylinder block;
Is an end cover fixed to the other end of the housing. The illustrated hydraulic motor is of a constant displacement type in which the swash plate 22 is preset to have a constant inclination.

【0004】[0004]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】今、図
4を参照すると、従来型ピストンのうち1つがこれに対
応したシリンダブロックのボア28内に配置された状態
で示されている。本発明の内容が一層良く理解されるよ
うにするために、例示のアキシャルピストン形油圧モー
タ10の作動原理をピストン18′と斜板22との作動
的関連性に着目して説明する。ピストン18′は、穴2
9を経てボア28内に及ぼされた油圧Pを受けると、ボ
ア内の作動油の潤滑作用を受けながらボア内で或る程度
の回転(自転)運動を行いながら図面で見て右に軸方向
の伸長運動をしようとする。斜板22は、シャフトに対
して傾斜しているので、シュー20を介して斜板に働く
ピストンの押圧力は、斜板に平行な力と垂直な力に分け
られる。斜板はハウジング内で固定されているので、斜
板に平行に働く力によりピストン18′はシュー20と
一緒に斜板上を摺動しながら矢印Dの方向に動き、かく
してシリンダブロックと一緒にシャフトが回転するよう
になる。
2. Description of the Prior Art Referring now to FIG. 4, one of the conventional pistons is shown positioned within a corresponding bore 28 of a cylinder block. In order that the content of the present invention may be better understood, the operating principle of the illustrated axial piston type hydraulic motor 10 will be described focusing on the operational relationship between the piston 18 'and the swash plate 22. The piston 18 'is
9 receives the oil pressure P applied to the bore 28 through the bore 9 and performs a certain degree of rotation (rotation) in the bore while receiving the lubricating action of the hydraulic oil in the bore, while axially moving to the right as viewed in the drawing. Try to do a stretching movement. Since the swash plate 22 is inclined with respect to the shaft, the pressing force of the piston acting on the swash plate via the shoe 20 is divided into a force parallel to the swash plate and a force perpendicular to the swash plate. Since the swash plate is fixed in the housing, the force acting parallel to the swash plate causes the piston 18 'to move in the direction of arrow D while sliding on the swash plate together with the shoe 20, and thus together with the cylinder block. The shaft starts to rotate.

【0005】かかる動作中、ピストン18′は、斜板か
ら反力を受け、その結果、ピストン18′にはシャフト
14と垂直な方向の力Rが働くようになる。すると、図
示のように、ピストン18′は、外周面の一部が符号3
0のところでシリンダブロックのボア内縁と線接触又は
ころがり接触し、その内端部外縁の一部も符号32のと
ころでボア内壁と線接触又はころがり接触するようにな
る。ピストンとボア内壁の両方又は何れか一方の焼付き
及び摩耗を招く原因であるかかる接触部分における応力
集中を回避するために、ボア開口部近傍の内縁及びピス
トン内端部にアールをつけることが行われている。
During this operation, the piston 18 'receives a reaction force from the swash plate, and as a result, a force R is applied to the piston 18' in a direction perpendicular to the shaft 14. Then, as shown in FIG.
At 0, a line or rolling contact is made with the inner edge of the bore of the cylinder block, and a part of the outer edge of the inner end also comes into line or rolling contact with the inner wall of the bore at 32. In order to avoid stress concentration at such a contact portion that causes seizure and wear of the piston and / or the inner wall of the bore, it is necessary to provide a radius at the inner edge near the bore opening and at the inner end of the piston. Have been done.

【0006】しかしながら、高速高負荷用途では、シャ
フト14に働くRは大きく、したがって符号30,32
のところにおけるピストン外面とボア内壁との間の接触
圧も非常に大きくなって作動油の潤滑作用が発揮され
ず、その結果、ピストン及びボア内壁の焼付き及び摩耗
が依然として生じていた。かかる問題は、ボア内壁及び
ピストン外周面の加工精度の向上又は表面処理によって
も解決されないでいる。
However, in high-speed and high-load applications, R acting on the shaft 14 is large, and
At this point, the contact pressure between the outer surface of the piston and the inner wall of the bore becomes very large, and the lubricating effect of the hydraulic oil is not exhibited. As a result, seizure and wear of the inner wall of the piston and the bore still occur. Such a problem has not been solved even by improving the processing accuracy of the inner wall of the bore and the outer peripheral surface of the piston or by surface treatment.

【0007】本発明の目的は、かかる問題を解決して高
速高負荷用途でも焼付き及び摩耗が生じないよう構成さ
れたピストンを有する斜板式アキシャルピストン形油圧
装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a swash plate type axial piston type hydraulic device having a piston configured to solve such a problem and prevent seizure and wear even in high-speed and high-load applications.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、固定ハウジン
グ内にシャフトと共に回転自在に設けられたシリンダブ
ロックと、該シリンダブロックに設けられたボア内に軸
方向往復動自在に挿入されたピストンと、ピストンの外
端部に取り付けられたシューと摺動自在に係合していて
ピストンのストロークを決定する斜板とを有する斜板式
アキシャルピストン形油圧装置、例えば斜板式アキシャ
ルピストン形油圧モータ又はポンプに関する。本発明の
特徴によれば、ピストンの外周面はその長手方向におい
て凸クラウン状又は中高になっている。
According to the present invention, there is provided a cylinder block provided rotatably with a shaft in a fixed housing, a piston inserted reciprocally in an axial direction into a bore provided in the cylinder block. A swash plate type axial piston type hydraulic device having a swash plate slidably engaged with a shoe attached to the outer end of the piston to determine the stroke of the piston, for example, a swash plate type axial piston type hydraulic motor or pump About. According to a feature of the present invention, the outer peripheral surface of the piston has a convex crown shape or a middle height in the longitudinal direction.

【0009】好ましくは、ピストンの両端部と中央部の
直径の差、即ち、クラウンの量は、+0.6μ〜+3μ
である。
Preferably, the difference between the diameters of both ends and the center of the piston, that is, the amount of crown is +0.6 μm to +3 μm.
It is.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図2は、本発明のピストン18が
シリンダブロック16の複数のボア28のうちの対応の
一つの中に配置された状態を示している。図4と関連し
て説明したように、ピストン18は、穴29を経てボア
28内に及ぼされた油圧Pを受け、ボア内の作動油の潤
滑作用を受けながらボア内で或る程度の回転(自転)運
動を行いながら図面で見て右に、即ち斜板22の方へ軸
方向伸長運動をしようとしている。
FIG. 2 shows a piston 18 of the present invention positioned in a corresponding one of a plurality of bores 28 in a cylinder block 16. FIG. As described in connection with FIG. 4, the piston 18 receives the hydraulic pressure P applied to the bore 28 through the hole 29 and performs a certain rotation in the bore while being lubricated by the hydraulic oil in the bore. While performing the (rotation) movement, the user intends to make an axial extension movement to the right as viewed in the drawing, that is, toward the swash plate 22.

【0011】本発明の重要な特徴によれば、ピストン1
8の外周面19は長手方向に凸クラウン状又は中高にな
っていることが注目される。図3に示すように、ピスト
ンの両端部の直径と中央部の直径の差、即ち、クラウン
量は、好ましくは+0.6μ〜+3μであり、このよう
なクラウンをピストンに施すことにより、高速高負荷用
途においてもピストンの焼付き及び摩耗の問題は生じな
いことが実験的に判明した。
According to an important feature of the invention, the piston 1
It is noted that the outer peripheral surface 19 of 8 has a convex crown shape or a middle height in the longitudinal direction. As shown in FIG. 3, the difference between the diameters of both ends and the center of the piston, that is, the crown amount is preferably +0.6 μm to +3 μm. It has been experimentally found that piston load and seizure problems do not occur in load applications.

【0012】図2から分かるように、本発明のピストン
は、従来型ピストンとは対照的に、その非常に滑らかに
湾曲し、又は大きな曲率半径を有する外周面19が符号
30,32のところにおいてボア内壁と面接触し、その
結果接触部における荷重Fが分布して作用するので応力
集中が抑えられると共に接触圧の強さが小さくなり、ピ
ストンとボア内壁の焼付き及び摩耗が生じないようにな
る。しかも、本発明の構成により、ピストン18はボア
内壁との接触部において作動油の潤滑作用を受けなが
ら、ボア28内で一層滑らかに回転するようになる。
As can be seen from FIG. 2, the piston of the present invention, in contrast to conventional pistons, has its outer surface 19 having a very smoothly curved or large radius of curvature at reference numerals 30 and 32. Surface contact with the bore inner wall, and as a result, the load F at the contact portion is distributed and acts, so that stress concentration is suppressed and the contact pressure strength is reduced, so that seizure and wear of the piston and the bore inner wall do not occur. Become. Moreover, according to the configuration of the present invention, the piston 18 rotates more smoothly in the bore 28 while receiving the lubricating action of the hydraulic oil at the contact portion with the inner wall of the bore.

【0013】なお、本発明のピストンのクラウンの量は
比較的僅かなので、漏れ等に起因するモータの性能低下
の問題は殆ど生じない。
Since the amount of crown of the piston of the present invention is relatively small, there is almost no problem of performance deterioration of the motor due to leakage or the like.

【0014】当業者であれば、本発明の原理は、斜板に
周知の傾斜度調節手段を連携させ、これを操作すること
により所望の出力トルクに応じてピストンのストローク
を変え、かくしてピストンの押し退け容積を変えること
ができる可変容量形の油圧装置に適用できるだけでな
く、構造が実質的に同一の斜板式アキシャルピストン形
油圧ポンプにもそのまま適用できることは理解されよ
う。
Those skilled in the art will appreciate that the principle of the present invention is that the swash plate is associated with a well-known inclination adjusting means, and by operating the same, the stroke of the piston is changed according to the desired output torque. It will be appreciated that the invention can be applied not only to a variable displacement type hydraulic device capable of changing the displacement volume but also to a swash plate type axial piston type hydraulic pump having substantially the same structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】代表的な斜板式アキシャルピストン形油圧モー
タの基本的構造を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a basic structure of a typical swash plate type axial piston hydraulic motor.

【図2】シリンダブロックのボア内の本発明のピストン
を示す側面図である。
FIG. 2 is a side view showing a piston of the present invention in a bore of a cylinder block.

【図3】本発明のピストンに施されたクラウンの状態及
び量を一層明確に示す略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram more clearly showing the state and amount of a crown applied to the piston of the present invention.

【図4】シリンダブロックのボア内の従来型ピストンを
示す側面図である。
FIG. 4 is a side view showing a conventional piston in a bore of a cylinder block.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 油圧モータ 12 ハウジング 14 シャフト 16 シリンダブロック 18 ピストン 22 斜板 Reference Signs List 10 hydraulic motor 12 housing 14 shaft 16 cylinder block 18 piston 22 swash plate

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固定ハウジング内にシャフトと共に回転
自在に設けられたシリンダブロックと、該シリンダブロ
ックに設けられたボア内に軸方向往復動自在に挿入され
たピストンと、ピストンの外端部に取り付けられたシュ
ーと摺動自在に係合していてピストンのストロークを決
定する斜板とを有する斜板式アキシャルピストン形油圧
装置において、ピストンの外周面を長手方向に凸クラウ
ン状にしたことを特徴とする油圧装置。
1. A cylinder block rotatably provided with a shaft in a fixed housing, a piston inserted in a bore provided in the cylinder block to be reciprocally movable in an axial direction, and attached to an outer end of the piston. A swash plate type axial piston hydraulic device having a swash plate slidably engaged with a set shoe and determining a stroke of the piston, wherein an outer peripheral surface of the piston is formed into a convex crown shape in a longitudinal direction. Hydraulic equipment.
【請求項2】 前記クラウンの量は、+0.6μ〜+3
μであることを特徴とする請求項1記載の油圧装置。
2. The amount of the crown is from +0.6 μ to +3.
2. The hydraulic apparatus according to claim 1, wherein the hydraulic pressure is μ.
【請求項3】 前記油圧装置は、斜板式アキシャルピス
トン形油圧モータであることを特徴とする請求項1記載
の油圧装置。
3. The hydraulic device according to claim 1, wherein the hydraulic device is a swash plate type axial piston hydraulic motor.
【請求項4】 前記油圧装置は、斜板式アキシャルピス
トン形油圧ポンプであることを特徴とする請求項1記載
の油圧装置。
4. The hydraulic device according to claim 1, wherein the hydraulic device is a swash plate type axial piston type hydraulic pump.
JP11207100A 1999-07-22 1999-07-22 Swash plate axial piston type hydraulic device Pending JP2001032767A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Legal Events

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20031225